樹脂(塑膠)材料與樹脂成型製程非常精密,成型條件、材料與添加材的狀態等都可能影響品質,導致成型不良。成型不良的種類與發生原因很多。
在此說明代表性成型不良的種類與原因。介紹可正確且快速觀察、量測、評估,能加速找出原因與對策的最新4K數位顯微鏡的應用案例。

樹脂成型不良與成型材料之觀察、分析、檢查

樹脂(塑膠)成型品的需求與成型不良

在輕量化需求的背景下,許多領域採用高功能/高耐久化樹脂(塑膠)的成型品。例如汽車產業,也有將金屬材料的部分零件換成高附加價值的樹脂成型品,以輕量化實現節能的案例。
在樹脂成型領域,材料與添加材的配合、分散狀態、熔融樹脂溫度、壓力、冷卻時間等各種條件,都會大幅影響品質。射出成型作為一種代表性的成形方法,尤其需要關注模具、熔融樹脂壓力、裝置停止及模具損壞導致的脫模不良等問題,並採取妥善的對策。

代表性成型不良

以下介紹有損樹脂(塑膠)成型品品質的代表性成型不良、缺陷(形狀不良、表面不良),與其原因的範例。

毛邊
毛邊

現象:熔融樹脂從公模、母模的分模線處溢出並固化,導致形狀不良
原因:射出力度太大、閉模力不足、射出樹脂過量、模具歪斜等。

縮痕
縮痕

現象:成型品表面產生凹陷,導致形狀不良。也稱為縮水痕(Sink Mark)。
原因:熔融樹脂在模具內固化時收縮,導致樹脂量不足而凹陷。在內部產生的縮痕稱為「孔隙(氣泡)」或「內縮痕」。

翹曲
翹曲

現象:成型品往一方歪斜,導致形狀不良。
原因:脫模時施加的外力導致變形(脫模不良),或模具內收縮率因熔融樹脂的流動方向而不同所產生。

熔合線
熔合線

現象:在模具內熔融樹脂合流的部分(熔合)產生凹槽或紋路,出現在模塑品表面,導致表面不良。
原因:射出成型時熔融樹脂溫度或流動性太低。射出壓力、速度不足時產生。

流痕
流痕

現象:出現以澆口為中心狀似年輪的波浪紋,導致表面不良。
原因:射出成型時射出的熔融樹脂溫度太低,或射出速度太慢,導致樹脂在模具內的流動性變低。和之後再射出的樹脂重疊而發生。

龜裂、網狀裂紋
裂痕、表面亂裂
  • A.裂痕
  • B.表面亂裂

現象:發生龜裂或網狀裂紋, 導致表面不良。
原因:因外部應力或內部應力導致成型品出現龜裂網狀裂紋。

樹脂(塑膠)成型品、材料、添加材之觀察、檢查的最新案例

上述成型不良或樹脂(塑膠)材料的氣泡混入、填充劑等添加材的分散狀態,與品質息息相關,需頻繁的使用光學顯微鏡進行觀察、評估。
但以往的光學顯微鏡,對於顏色對比低、立體結構、複雜形狀、表面有光澤或透明性等成型品,很難正確的進行外觀檢查。也無對不良部位的尺寸、材料粒子、添加材分散狀態進行定量評估。

KEYENCE的高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」長久以來收集使用者意見,解決了以往光學顯微鏡的課題。只需1台設備即可以因應近年高速發展的樹脂成型品與材料、添加材之研發與製造現場的新需求。
「VHX系列」透過高解析度HR鏡頭與4K CMOS、獨創設計系統,以高精細4K影像,執行正確觀察、高精度2D、3D量測、自動面積量測等定量評估,報告也自動完成,這1台數位顯微鏡即可輕鬆快速實現。
以下介紹樹脂成型品、材料、添加材評估的「VHX系列」活用案例。

熔合線的觀察

除多色成型法外,一般樹脂成型品均為單色,對比度較低,難以觀察表面缺陷及不良。特別是在觀察射出模具內熔融樹脂合流的部分(熔合)融合不良而發生的溝或紋路"熔合線"時,很難找到適合的照明條件。

4K數位顯微鏡「VHX系列」,透過「多重照明」功能,按鍵即可快速取得全方向位照明的複數影像。可從中選擇適合觀察的影像。
省下以往花費在尋找照明條件的時間,實現正確快速的觀察。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的熔合線觀察
一般(100×)
一般(100×)
多重照明(100×)
多重照明(100×)

成型品毛邊的3D量測

4K數位顯微鏡「VHX系列」不只可用高精細影像觀察,還可量測次微米級的高精度3D形狀與不良部位的輪廓。

即使因模具不正或咬合壓力不足等,導致熔融樹脂從分模線間隙擠出而產生細微毛邊,也能進行定量量測與檢查。還可取得不良部位的詳細3D資訊,有助於快速找出原因並實施對策。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的毛邊3D量測、輪廓量測
毛邊的3D尺寸量測、3D形狀顯示(100×)
毛邊的3D尺寸量測、3D形狀顯示(100×)
毛邊的輪廓量測(100×)
毛邊的輪廓量測(100×)
些微的分模線(毛邊)之輪廓量測(500×)
些微的分模線(毛邊)之輪廓量測(500×)

樹脂中填充劑分散狀態之觀察與自動量測

為達成樹脂(塑膠)材料高功能化與高附加價值化的目的,如何使填充劑等各種添加材在樹脂材料中均勻分散,成為重要課題。 觀察填充劑分散狀態並進行量測實施正確評估變得相當重要。

4K數位顯微鏡「VHX系列」即使高倍率下,也能用高精細4K影像觀察填充劑的分散狀態。還可以觀察影像直接進行高精度的自動面積量測、計數,不只觀察,可透過量測進行定量評估。
若安裝Excel並使用範本,還運用影像與量測值自動完成報告。只需1台數位顯微鏡即可完成填充劑分散狀態評估的全程作業,大幅提升作業效率。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的填充劑分散狀態之觀察、量測
填充劑分散狀態之觀察(1000×)
填充劑分散狀態之觀察(1000×)
填充劑分散狀態之自動面積量測(1000×)
填充劑分散狀態之自動面積量測(1000×)

樹脂(塑膠)材料的粒子觀察

以往顯微鏡觀察樹脂(塑膠)材料的粒子時,因表面的凹凸,僅可局部對焦。再加上材料的光澤帶來的環型反射光,使氣泡觀察更加困難。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的「即時景深合成」,即使凹凸表面也能取得整體對焦的影像。 透過「消除反射」功能,可去除環型反射光,可清晰地觀察樹脂材料的粒子與氣泡。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的樹脂粒子觀察
一般(200×)
一般(200×)
景深合成+去除環狀(200×)
景深合成+去除反射(200×)

樹脂成型品的斷裂面觀察

樹脂(塑膠)成型品的破壞、破損,經由快速正確的分析斷面形態(脆性、延性、剪斷、疲勞、潛變等) 找出原因,以儘速採取對策、改善。

4K數位顯微鏡「VHX系列」搭配高解析度HR鏡頭與電動鼻輪,以直觀操作,在20~6000倍間「無縫縮放」自動切換」。省下更換鏡頭的程序與時間,快速取得高精細4K影像,實現正確且高效率的斷裂面觀察分析。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的成型品斷裂面觀察
成型品的斷裂面(20×)
成型品的斷裂面(20×)
成型品的斷裂面(50×)
成型品的斷裂面(50×)

複合成型品的傾斜觀察、外觀檢查

車用連接器等形狀立體複雜的複合成型品進行外觀檢查時,需要多角度觀察。
使用4K數位顯微鏡「VHX系列」的「全角度觀察系統」與「高精度X、Y、Z電動載物台」,可實現自由的多角度傾斜觀察。省下手動調整工件位置的程序與時間,進行順暢地傾斜觀察。

「全角度觀察系統」與「高精度X、Y、Z電動載物台」
「全角度觀察系統」與「高精度X、Y、Z電動載物台」

透過「VHX系列」高解析度HR鏡頭與4K CMOS實現的高解析度、高精細4K影像,即使是捕捉整體工件的低倍率觀察,也能清晰地掌握縮痕或流痕等成型品的細微缺陷、不良。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的成型品外觀檢查
複合成型品的低倍率、傾斜觀察(5×)

根據現場意見而生的簡單、多功能、高精細數位顯微鏡

KEYENCE 20多年以來持續收集現場意見,持續改善改良。 完成了高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」。
「VHX系列」除本頁介紹功能外,還配備許多解決現場課題的功能。每種功能均為獨創設計,無論使用者熟練程度,都能以簡單操作進行高階觀察及檢查。
備有豐富的鏡頭種類與觀察系統,使最符合工件與材料的觀察組合得以實現。

有關「VHX系列」的詳情,請按以下按鈕下載型錄,或隨時洽詢KEYENCE。