塑料制品产生气纹的分析及消除措施
摘要：针对塑料制品产生气纹的缺陷，对注塑设备，模具，材料性能,工艺参数及周围环境等因素进行研究，分析了产生气纹的原因，又根据不同气纹的特点，采取了相应的消除措施，能够有效地解决此类缺陷。 关键词：气纹、排气、流动性一、引言
气纹是容易产生且很难消除的质量缺陷。气纹不仅仅会影响产品的外观，还会影响产品的强度。国内有关技术资料对产生气纹的机理过程涉及的不多，造成操作人员遇到具体问题时，不能快速找到问题产生的原因，不知该采取哪些工艺措施，问题得不到及时的解决，导致资源大量浪费，会对企业造成巨大的损失。
针对塑料制品产生气纹这一缺陷，本文对其产生因素进行了分析和研究，详细的阐述了气纹的产生机理及现象，又根据不同气纹的特点，制定了相应的应对措施。在生产过程中，根据观察到的现象做出准确的判断，就可以推断出气纹产生的原因，继而制定出相对应的消除措施方案进行解决。
二、气纹产生的原理
气纹是塑料在充模过程受到气体的干扰而出现在制品表面熔料流动方向上的缺陷。气体的成份包括水汽、分解气、空气，可见，气纹存在的根本原因是有气体存在，如果高温熔融态塑料流体在填满模具之前，不能将气体顺畅排出，气体就会与塑料熔体混合流动，冷却成型后，内部气体形成气孔，外部气体产生流动痕迹，即气纹。
事实上，在注塑过程中气体的存在是不可避免的，而且有相当一部分残留在塑料内部。当模内压力足够大，气体含量没有超过一定的限度时，气体以分散的状况溶解到塑料里面去；但当模内压力不够大，而气体含量又超过一定的限度时， 这些气体便从熔融塑料中纷纷释放出来，到达制品表面而形成气纹。
造成气纹缺陷的主要原因有六点：①注塑设备与注塑产品不相配；②模具排气槽设计太少或太小；③ 生产工艺的影响；④塑料熔体自身不断地产生气体 ；⑤ 注塑设备所处的环境湿度大；⑥ 塑料熔体流动性差。
2.1、注塑设备的影响
设备的选择要合理，如果制品与浇口凝料料重之和小于最大注射量的20%, 则剩下的原料会因螺杆的旋转产生的剪切力，机筒的加热而分解产生气体。如果大于最大注射量的80%，则会出现熔料受热不均的现象，很难以成型精密制品。螺杆设计如果合理, 与所加工的塑料种类匹配, 成型工艺范围就会相对较宽; 否则成型工艺范围可能很窄甚至不能成型制品。
不同型号、大小的注塑机其射嘴的孔也是各有差异的，有2.5MM、3.5MM、5MM 等等，机器越大其射嘴孔相应也就越大。喷嘴孔太小、物料在喷嘴处流涎或拉丝、机筒或喷嘴有障碍物或毛刺，高速料流经过时产生摩擦热使料分解产生气体,气体来不及排出会产生气纹现象。
2.2、模具排气不畅的影响
在高温高压下，低黏度熔融塑料突然穿越狭窄的浇口，熔融原料注射进入模具型腔的时间很短 ，进入具有较大自由空间的型腔，形成高压喷射状态，夹带了流道和型腔内存在的空气。原料在模具中的填充过程又是气体被排出的过程， 模具分型面缺乏必要的排气孔道或排气孔道不足、堵塞、位置不好，又没有嵌件、顶针之类加工缝隙排气，使流道和型腔中的空气不能在塑料进入的同时离去，极易造成气体被裹入高温熔体中，随着熔体的流动，气体逸出熔体表面，形成流动痕迹。
2.3、生产工艺的影响
如果注射压力过高、注射速度过快，模具中的气体来不及排出，就会受到急剧压缩，骤然积聚大量机械能，从排气槽释放的气体又急剧膨胀将机械能转化成热能迅速释放出来，极易造成排气槽部位零件表面过烧，产生焦斑。除此之外， 还会产生物料摩擦热过高，容易造成熔料因温度偏高而降解或变色；同时，过快的注射熔料流速会让模腔内空气被急剧加压而升温，也会使熔料汇合处因降解而出现焦黄色。
但如果注射速度过慢，注塑成型制品用时间增加，熔料受降温的影响充满模腔的时间加长，流动所受到的阻力加大，这样会造成成型制品出现冷合料缝痕， 还会造成原料的温度大幅度下降，随温度降低，原料的粘度升高，流动性变差，
一方面使气体不能及时从熔融原料中分离出来反而产生流纹，另一方面就是熔体前沿温度的急速冷却形成了高粘度流动体，阻碍了气体向前流动排出，在通过模腔狭窄区域（如零件薄壁区域）时，受到很大阻力，使熔体内部压力升高，容易形成高温灼热气体，产生零件表面过烧现象。
2.4、塑料熔体自身产生气体的影响
如果注塑设备适合生产某种产品，塑料模具设计合理，排气顺畅，但塑料自身不断产生气体，那么塑料熔体在射胶过程和冷却成型过程中依然会产生气纹。自身产生气体主要有两种类型：
（1） 水蒸汽的影响
水蒸汽来源主要是原材料受潮时吸收的水分，熔胶过程中，原材料受热，水分被不断蒸发逸出，射入模具后，塑料熔体表面水蒸汽遇冷迅速冷凝，在零件表面形成蒸汽纹。如果模具排气不良，灼热的水蒸汽就会造成零件表面过烧现象。
（2） 分解气体的影响
一些质量差的塑料熔胶过程中，由于受高温或高剪切力（螺杆转速过快、背压过高）影响，一些易挥发相直接从熔体中逸出；特别是当含有微量杂质或微量水分时，可能发生催化裂化反应。造成塑料产生分解气的原因：熔体温度过高， 造成分解；料筒温度过高，或料筒的发热圈控制失调。小制品用大机，或缓冲垫量过大，或料筒内的呆料、死角处因长期受热而分解，或成型周期太长，使熔体在料筒里的停留时间过长而造成分解；熔体在料筒里的剪切过大，螺杆的压缩比过大，螺槽太浅等，再加上螺杆转速过大，背压过大等。
2.5、注塑设备所处的环境影响
当注塑机处于潮湿的环境中，空气湿度过大空气湿度过大，遇到冷的模具而凝聚成水的水珠（如模温低于露点），造成模具的模穴内带有微量的水分，这些水分被熔料汽化后成水蒸气，气体来不及排出便会产生气纹现象。
2.6、熔体流动性差的影响
许多塑料具有熔体流动性差的性质，它对气纹产生的影响有两种类型，一种是塑料在熔胶阶段产生的气体不能及时逸出并从料筒后段排出，导致其最终被带入模具中；另一种是在模具中使裹入塑料熔体中的气体不及时逸出。
韧性哥疑问：如果熔体流动性太好，造成困气，不是更加容易造成气纹吗？或者一定的凹陷呢？如下图是一款流动性比较好的TPV（硬度约75A，PP/EPDM），注塑的时候，表面出现了一定的凹陷条纹：
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三、典型实例分析
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仪表罩塑件图
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具有气纹的仪表罩图
该仪表罩是在800T注塑机中生产的，产品图号53A-05171,毛重801g，净重792g，材料牌号ABS/VK125，成型周期65s。
3.1、仪表罩出现气纹的原因
经分析造成气纹的原因主要有：
⑴熔料温度或模具温度过低；
⑵注射速度、压力过高；
⑶背压偏低；
⑷模具排气不良；
⑸原料干燥不充分或过热分解；
⑹模具浇注系统有缺陷。
3.2、可行的改进方案
⑴适当提高料筒温度，使气体容易逸出，但PC/ABS塑料温度不能超过270℃， 防止高温分解，影响PC/ABS塑料性能。
⑵适当降低注射压力、注射速度，使气体有充分时间排出。应当注意的是， 注射压力和注射速度是相互关联的，调整时不能采取同时改变两者的方式，因为进行调整时并不能确定造成气纹的原因究竟是注塑压力过大还是注射速度过大。正确的方法是先选择其中一个参数进行调整，然后看其产生的效果，再决定下一步的操作。
⑶增加背压，提高熔料速度，可以使裹入原料中的空气以及原料自身易挥发相产生的气体从料筒后段充分排出。
⑷改善模具的排气。保证注塑过程中物料填充到模具内时所产生的各种气体顺利的排出模具。
⑸原材料应该充分干燥，建议70℃～80℃，烘料时间不少于4h，并做好防潮措施（特别在阴雨天），防止水蒸汽的影响。
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合格的仪表罩图
老师傅采用的方案：第一段用中等速度刚刚充满流道至进胶口及时切换位置。然后第二段用慢速及很小的位置充过进胶口附近部分成型。第三段用快速充满模腔的90%以免高温的熔融胶料冷却，第四段用慢速充满腔，使模腔内的空气完全排出，避免困气及烧焦等不良现象。
四、结语
注塑制品上的气纹会降低制品的强度，影响外观, 因此气纹是注塑制品失效的一个重要原因。气纹区域材料的形态结构是影响制品性能的直接原因, 要消除或减小气纹对制品性能的影响, 以提高制品的性能, 应充分考虑不同材料形成的气纹的形态结构。只有通过正确地认识气纹区域材料的形态结构与制品性能的关系, 才能在工业生产中合理地选择模塑材料。这对于提高注塑制品的质量, 延长注塑制品的使用寿命具有重要意义。
参考文献
刘西文:注射成型技术疑难问题解答.北京:印刷工业出版社，2011.
李海梅:注塑成型及模具设计实用技术.北京：化学工业出版社，2002．
崔继耀:注塑生产疑难问题与对策.北京：国防工业出版社，2008.
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