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2021/05/31 射出成型不良原因分析 ⑥ 表面縮水、真空泡

✐射出成型不良原因分析－表面縮水、真空泡

本集將探討第4個射出不良原因分析：「表面縮水與真空泡」。

塑膠產品是塑膠分子鏈的合成體，在冷卻收縮的過程中，會因為皮膚層與芯層的收縮差異，造成表面縮水與真空泡這兩種不同的現象。

我們在之前的文章《塑膠產品設計-超入門》中曾提過，塑膠材料的收縮率與肉厚設計的問題，在此將針對肉厚設計所衍生的表面縮水與真空泡做進一步的說明。

塑料在充填成品後，會因為溫度降低而開始產生收縮，在此要先建立的觀念是，「皮膚層」與「芯層」的收縮程度是不一樣的，收縮結束的時間也不一樣，主要的原因來自於溫度上的差異。

以一個立方體來說，初期的皮膚層會因為直接接觸模具的表面，所以會最先被冷卻，待充填結束後，已經沒有流動造成的剪切熱，所以芯層也開始出現明顯的冷卻收縮。但由於收縮的時間與程度不同，會造成皮膚層與芯層之間互相拉扯。

如果是芯層的拉力大於皮膚層，則表面就會產生「縮水現象」。反之，如果是皮膚層的拉力大於芯層，則內部就會產生「真空泡」。

一般來說，會產生表面縮水或真空泡這兩種不同的結果，主要的原因是來自於模具溫度的高低。當模溫愈低，則皮膚層的溫度也會較低，此時皮膚層的固化速度也會比較快。一旦皮膚層完全固化後，芯層就會只能往皮膚層的方向收縮，此時芯層的中心就會容易產生「真空泡」。

反之，如果模具的溫度較高，則皮膚層的完全固化時間就會比較慢，此時內部會因為肉厚較大，所以收縮的程度也比較大，因此，芯層的拉力會比皮膚層大，進而導致表面縮水的現象。

在了解「表面縮水與真空泡」的形成原因後，我們再來探討產品設計，就會更容易理解了。當產品的肉厚發生明顯差異時，該位置的皮膚層與芯層就會出現收縮拉扯，最典型的發生位置就是出現在「補強肋」與「螺絲孔柱」(也就是Boss柱)的地方。就如同我們在之前的文章《塑膠產品設計-超入門》中所提到的，造成表面縮水的主因，主要是來自於「成品肉厚」與「補強肋肉厚」的收縮差異。由於「補強肋」的收縮方向大多垂直於成品肉厚的收縮方向，因此，如果垂直的收縮量大於水平的肉厚收縮，就會造成在成品外觀上出現輕微的縮水痕跡。

此外，不只是「補強肋」會導致成品外觀縮水，如果產品的外觀面有明顯的肉厚變化，也會產生類似「補強肋」的縮水問題。因此，在產品設計上，肉厚均勻是非常重要的一環，如果真的必須在形狀或結構上有明顯變化，則建議採用梯形緩慢增加肉厚，或者是做局部的偷肉設計。

另外，除了在產品設計上需要注意之外，在模具的流道設計上，也需要特別留意進澆口的位置與大小。在澆口位置的選擇上，盡量不要離最厚的肉厚太遠，因為離澆口愈遠時，充填的阻力就會愈大，充填的可流動時間就會愈短，將不容易有良好的保壓效果。

在澆口大小的選擇上，如果有需要長時間保壓的厚件產品，則澆口能大就不要小。舉例來說，如果澆口的大小只有0.5mm2，整個充填的時間大約只有5秒，澆口就凝固封閉了，此時就算提高壓力或時間，也無法有明顯的改善。如果能將澆口放大為3.0mm2，則充填時間可能增加為10秒，此時才能完全發揮保壓的效果。

在射出成型的條件上，除了調整模具溫度外，在保壓階段也需要明確了解，各段保壓的作用與目的。以下圖為例，由於流動芯層的固化是由遠而近的，所以保壓的第一段，是為了推擠成品末端的塑料，而澆口處是保壓的最後一段，這也是為什麼，離澆口近的地方較不容易出現縮水痕。

總結來說，產生「表面縮水與真空泡」，與產品的設計有直接的關係。在模具上，澆口的大小與位置會影響保壓的效果。在成型參數上，則需要留意澆口的凝固時間與各段的保壓設定。

以上就是「表面縮水與真空泡」的不良原因分析與改善建議，希望對各位有幫助。有任何問題歡迎至影片下方留言！

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