在塑膠射出成型的製程中,可能會出現各式各樣的瑕疵。其中,垂直於熔膠流動方向所延展、重複出現的明亮或暗色條紋,稱為「流痕缺陷(Flow Line Defects)」。這類流痕或流紋缺陷常見於多種原料成型中,其成因眾多,且會對塑膠成品的機械性能與表面品質造成負面影響。
什麼是流痕(Flow Lines)或流紋(Flow Marks)缺陷?
在成型件的表面上,流痕(又稱流紋)是指沿著熔膠在模具腔體中流動方向所形成的線狀凹痕或環狀波紋現象。靠近澆口(即射出嘴)的位置時,這些紋路可能呈現環狀擴散排列。儘管此類瑕疵多數不會破壞成品的結構完整性或功能性,但不規則的流動軌跡與顏色差異會影響產品外觀,使其在消費者眼中失去吸引力。
流痕缺陷依據其外觀形態可分為以下四種類型:
1. 蛇形痕(Snake Lines)
這是由噴射效應所造成的蜿蜒狀流痕,當熔膠自澆口進入模穴時,形成彷彿蛇行般的條紋。
2. 波浪痕(Wave Lines)
由於熔膠在模穴內的流動不均勻、忽快忽慢,導致表面出現如波浪般的線條。
3. 放射痕(Radiation Lines)
通常只出現在接近澆口的位置,由熔膠噴射進模穴時產生的可見條痕。
4. 熒光痕(Fluorescent Lines)
當熔膠流動時產生剪切應力,使成品表面產生發亮的光澤,類似螢火蟲的發光體,因此被稱為熒光痕。
射出成型中流痕產生的潛在原因
流痕最常見的成因之一是塑膠熔體在模具內不同區域流動時冷卻速率不一致。特別是在成型壁厚不一的產品時,因為薄區域會比厚區域更快冷卻,便會形成流痕。當尚未完全冷卻的熔融塑料流經已部分冷卻變黏的區域時,就會留下這類線狀痕跡。 因此,建議在射出製程中安裝水冷或氣冷式工業冰水機(如科基企業的溫控解決方案),以更精準地監控與調控模具溫度,改善冷卻不均問題。
停留時間或成型週期不當
雖然射出週期時間包含多個階段,但若熔膠加熱時間不足,將導致塑料未完全熔融而產生流痕。射出前必須確保塑料粒在機筒內充分熔化,若發現流痕問題,建議可適度延長塑膠粒的加熱時間以改善熔融狀態。
機桶或噴嘴溫度過低
射出機的機筒由前段、中段、後段與噴嘴組成,透過內建加熱器將塑膠粒熔融成流動狀態。若任何加熱區的溫度不足,塑料將無法完全熔化並充填模具,導致其無法充分貼合模具表面,進而出現流痕。應確保各加熱區持續保持在建議的高溫範圍內。
模具溫度過低
若模具本身溫度設定過低,也會導致塑膠熔體迅速冷卻、表層快速凝固,使得射出壓力與保壓壓力無法有效推擠塑料貼合模具表面,最終在流動方向上留下明顯流痕。
澆口、流道與主流道尺寸設計不當
若主流道(Sprue)、流道(Runner)或澆口(Gate)尺寸設計過小,會使熔膠流動阻力增大,造成前端流速減慢、熔膠冷卻過快。在壓力與保壓不足的情況下,無法讓塑料充分貼合模穴表面,也會導致流痕順著熔膠流動方向形成。
如何避免流痕,提升成品表面品質?
一個直接有效的解決方式就是提升模具溫度。透過水式或油式模溫機可達到提升模具溫度並穩定控制在適當高溫的效果。作為射出成型技術的專家,科基企不僅提供油式模溫機,更可針對不同材質與溫度需求提供油水兩用模溫機。溫度穩定後,搭配較高的射出壓力與保壓力,能夠將熔膠牢牢壓附於模具表面,直到產品定型,有效防止流痕出現。
其次,射出壓力與射出速度成正比。高壓意味著高速流動,在低速時熔膠有更多時間冷卻,因此提升熔膠流速對於抑制流痕是關鍵。為了改善流動性與延緩冷卻,有時可考慮加大噴嘴直徑。
然而,射出成型生產線彼此環環相扣,單一條件的調整未必能達到最理想效果。相較於單點修正,優化模具設計才是確保熔膠順利流動、保持適溫的根本之道。
更佳控制模具溫度,有效預防流痕產生
維持模具與機台溫度穩定並不簡單,兩者皆會產熱,若溫差劇烈變化,容易導致更嚴重的成型缺陷。壓力與溫度息息相關,而壓力同時又是造成多種製程缺陷的關鍵因素之一。大多數塑料都會有建議的模具溫度範圍,但請注意:塑料一旦離開熱源,會自然冷卻。
因此,使用模溫機是高度推薦的作法。模溫機的目的是精確控制溫度、預防流痕與其他外觀瑕疵。
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