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常見塑料制品開裂的原因淺析及檢測方法簡述
常見塑料制品開裂的原因淺析及檢測方法簡述 引言 工程塑料因為其優異的特性——高強度、耐熱、耐沖擊、抗老化等而被廣泛應用于工業零件及各種外殼制造上。但在制造或使用過程中，塑料制品很有可能被釘螺絲或涂膠水，這樣的處理常常會誘發塑料制品的應力開裂，致使次品率很高。而開裂是塑料制品經常出現的致命缺陷，包括制作表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成的創傷。引起開裂的原因涉及模具、成型工藝、塑料材料、環境應力等方面。 開裂原因淺析及改進建議 不同的開裂原因會導致不同的開裂類型，如果按照開裂的時間分類，塑料制品開裂現象通常有兩種情況： （一）脫模開裂，塑料制品從模具脫出或在機器加工過程中出現開裂，這種開裂原因和后果比較容易預估； （二）應用開裂，塑料制品在放置一段時間后或使用過程中出現開裂，這種開裂往往難以預測，且產生的后果可能是毀滅性的。 以下主要從塑料材料的選擇和環境應力的角度出發，結合以上兩種開裂類型簡單闡述開裂原因及改進建議。 1. 材料類型所致開裂的原因分析及改進建議 下面通過兩個案例，從選材背景及加工后出現的問題來分析材料選擇對產品開裂可能造成的影響。 1.1 圓孔性連接器（代表成型中空制品） 一直以來，客戶在生產成型小型圓孔時，選擇的都是聚苯硫醚PPS GF30/GF40這種材料，器件沒有出現任何開裂現象。在開發大圓孔徑系列連接器時，客戶再次選用多家廠家的PPS GF30/GF40材料。加工的結果是制品開裂非常嚴重，有些屬于脫模開裂，有些屬于應用開裂，而且不同廠家同類型含量的PPS均存在制品開裂問題。客戶和材料廠商起初懷疑是塑料沖擊強度不夠，但同時發現沖擊強度比PPS GF30/GF40低的PA6和PC材料卻反而不開裂。在選用一些廠家提供的高抗沖擊性PPS GF40材料后，開裂問題依然存在（圖1）。
根據客戶提供的信息，我們分析，很可能是由于成型塑料圓孔的模具型芯采用的是硬質合金材料。金屬材料導熱和散熱能力較強，而一般塑料材料散熱能力較弱，金屬材料和塑料擠出時不可避免會產生收縮相差較大的情況，塑料產品不同部位溫度也有較大差別，對于延展性不好（斷裂伸長率偏小）的塑料，無疑會發生斷裂的現象。
圖1 1.2中空管材制品（代表塑料型材機加工） 某客戶考慮到要提高產品強度，將此前使用的PEEK的材料改為PEEK GF30和PPS GF40，由于產品呈中空長管狀（壁厚5mm）,于是使用PEEK GF30和PPS GF40棒材（Φ95）進行機加工。加工的結果是制品有個別開裂現象，基本屬于應用開裂。出現斷裂處是壁厚到壁薄的過渡處。但選用純的PEEK 、PP、 PC 、PEI等棒材加工則沒有出現開裂。（圖2） 根據以上信息，我們初步推測塑料切屑處易局部升溫（塑料傳熱慢），從而導致更多殘余應力；同時產品管徑較大，塑料具有后收縮不均衡的特點。
圖2
綜合以上兩個案例可以看出，在產品選材方面，應該充分考慮塑料材料的成型方式、部件結構、傳熱方式等實際工藝操作問題；對于一些中空結構，應該充分考慮壁厚、中空尺寸太小等，如壁薄、空芯大的部件應該盡量選用延展性好（斷裂伸長率大）、傳熱性好的塑料，而選用塑料棒材加工成管材時則要充分考慮塑料熱平衡問題，盡可能選擇延展性好的塑料棒材，對于一些延展性不好的塑料管材，盡可能避免選用棒材加工成管材（一般出廠管材已進行殘余應力熱處理）。對于一些延展性不好的塑料，采用塑料管材和塑料棒材的效果是不一樣的。 2〃環境應力所致開裂的原因分析及改進建議 原料為GP-22型ABS+高濃度黑色母粒的塑料件從模具中拿出時完好無缺，空氣中放置2到3天后，部分零件中銅嵌件周圍出現垂直裂紋，有的甚至已*裂開。因為塑料件在成型過程中未出現任何問題，說明問題不在于成型設備及工藝，經初步分析確認，問題主要由環境應力開裂引起，引起環境應力開裂的原因可能有以下幾個方面。 2.1原料方面 （1）原料混有其它雜質或摻雜不適當的或過量的溶劑或其它添加劑。 環境應力開裂是聚烯烴類塑料的*現象，它是指當制品存在應力時，與某些活性介質接觸，會出現脆性裂紋，zui終可能導致制品破壞。這些活性物質可以是洗滌劑、皂類、水、油、酸、堿、鹽及對材料并無顯著溶脹作用的有機溶劑。環境應力開裂的必要條件是試樣或零件內存在應力，并存在某種應力集中因素如缺口、表面劃傷等。而ABS里含有聚烯烴成分，且原料里含的雜質或溶劑間接提供了這些活性物質，當ABS塑料件在儲存的過程中由于種種偶然因素致表面出現缺口或劃傷時，就會導致裂紋。 （2）有些塑料如ABS等，在受潮狀況下加熱會與水汽發生催化裂化反應，使制件發生大的應變從而開裂。 （3）塑料在機筒內加熱時間太長，也會促使制件脆裂
塑料制品開裂不僅有加工工藝的影響，水分等活性物質影響也是一個主要因素，塑料水分檢測儀是加工過程中必須用到的儀器