第 18章：气泡（Bubble）

18.1  定义

气泡是困在塑料熔体的空气，注射到模腔里，形成的产品外观缺陷。参看图 18.1 也称作：困气，水泡

错误的分类：空洞（真空泡），未熔塑料

 18.2  气泡问题的可能原因4M 表

注塑工艺	模具	机器	原料
料温过高	排气	机器性能	含水率高
背压偏低	热流道温度	下料口的漏水	透明塑料
松退过多	水路开裂	螺杆设计	污染
	文丘里效应		未熔塑料

 18.3  气泡缺陷的问题解决

第一件也是最重要的事情，就是鉴别问题到底是气泡还是真空泡/空洞（参考第 45  章）。缺陷不同，问题解决的办 法也不同。

这两个问题的区别是，气泡是有空气困在产品胶位里，而空洞是厚壁收缩产生的真空。空洞出现在产品的厚壁区域， 因为保缩的不足。鉴别它们的办法是，用热风枪慢慢加热缺陷位置（注意不要烧糊了），如果是空洞，那么它会慢 慢塌陷；气泡的话，受热会膨胀变大。

一些外观的差异也可以帮助鉴别是气泡还是空洞：

  如果缺陷只在厚壁区域出现，很大概率是空洞

  气泡会出现在产品任何位置，常常还有喷纹的迹象

  空洞也常常伴随着缩水出现

  如果加热缺陷位置，气泡会膨胀而空洞会收缩

当处理气泡问题时，进行短射实验会很有帮助。短射实验能帮助确认气泡是怎么形成的；如果它只在特定的位置形 成的，常常也就指出了它的形成原因。

 18.3.1  注塑工艺问题造成的气泡缺陷

气泡缺陷形成的主要原因是产品里有过多的气体，过多气体的形成的原因有：

  料温过高  背压偏低  松退过大

 18.3.1.1  注塑工艺：料温过高

当塑料过热时，塑料的降解会产生气体。就像水汽一样，这些气体会形成小泡被熔体流带进模腔里。所以在气泡缺陷的问题解决时，检查熔体温度是很有帮助的。如果熔体温度超过推荐值，那我们要排除：

  炮筒温度的设定是否正确？对比原料厂家的推荐值来确定  炮筒温度实际值是否和设定值一致？有时，某个加热区会因为热电偶接触不良、热电偶问题、接线错误，而导 致实际温度和设定温度不符

  背压是否太高？塑料熔化的主要能量来源是背压和转速控制的剪切热。检查背压是否设定正确（可以按棕色条 纹里，译者推荐的方法来确定基准背压值）

  螺杆转速是否过高？确保螺杆转速设定是正确的、不要过高。通常的设定是，储料在开模前 2~3 秒完成。

通常是工艺参数设定错误或温控不良导致过热发生。原料过热也会导致其他缺陷发生，包括棕色色流、喷纹、黑点 等。如果是过热问题，你可能会看到这些问题组合出现。

 18.3.1.2  注塑工艺：背压过低

如果背压设定的过低，塑料受到的压缩不够。当塑料在储料熔化时，受到的压缩不够，那塑料粒子之间的空气就没有完全排出，困在熔融塑料里；注塑时，困在熔体里的气泡一起进入模腔，形成气泡缺陷。典型的背压值在 5Mpa 到 10Mpa。低背压会导致塑化不均匀；要特别注意的是，有的剪切敏感的塑料或加纤料，需要偏低的背压。确认背 压是否和标准参数一致。

一个常见失误是，清料时工艺人员将背压调小，但又常常忘记改回来，这导致塑料粒子之间的空气无法完全排出。 如果有将背压改小来处理储料问题（储不上料），记得要改回来。

 18.3.1.3  注塑工艺：松退过大

松退动作是一个重要的工艺设定，帮助改善流涎拉丝问题。然而，过多的松退可能会导致吸入空气到熔体里，导致 产品出现气泡缺陷。确认松退是否设定正确，评估松退能否减小而不会导致其他问题。避免养成松退行程设定的比需要大的习惯。

如果使用较大的松退行程来改善流涎或拉伤问题，检查一下喷嘴或热嘴尖的温度，确定真正的原因是不是温度不对？ 有时降低喷嘴温度可以帮助我们使用小的松退行程，这样气泡和流涎拉丝问题可以同时改善。

 18.3.2  模具问题导致的气泡缺陷

可能会导致气泡缺陷的模具问题有：  

 排气  热流道问题  水路开裂  文丘里效应

 18.3.2.1  模具问题：排气

模具方面最容易导致气泡问题的原因是缺少排气。如果气体被困在塑料熔体里无法排出，那就很容易的形成气泡。

参考第 7 章的排气细节要求。

 18.3.2.2  模具问题：热流道温度

如果热流道的设定温度或运行温度太高，那原料可能就会在热流道里降解产生分解气。这个分解气没有地方去，会 随熔体一起进入模腔。

对比标准参数确认热流道的温度是否正确设定，确定热流道的实际温度是否和设定值一致也很重要。常常因为热电 偶的安装错误而导致热流道的加热区过热。如果两个加热区的热电偶接线时交换了，那温控器会因为热电偶传过来 的错误温度而一直提供加热电流，导致过热发生。高端的热流道温控器会有很多自动功能比如侦测热电偶是否断线、 热电偶是否错误接线，加热是否短路等等。

 18.3.2.3  模具问题：水路开裂

另一个开造成气泡出现的模具问题是水路开裂。如果模具水路开裂，那水珠会出现在模具表面，导致气泡出现。通 常这种情况我们可以在模具表面看到水珠或水迹，但是有的情况只有合模高压才能将裂缝撑开，水珠渗出。所以怀 疑这个原因时，总是要记得先合模上高压，再打开模具检查。如果模具有开裂漏水问题，一个应急生产办法是，使 用负压模温机，这可能会影响模具的冷却效率。最终还是要解决开裂的问题，模具在设计的时候，也要尽量避免锐 角—-会导致应力集中容易开裂。

水路的开裂常常可以追溯到模具设计失误。模仁上的锐角会加大应力，导致开裂发生。另外， 水路设计的离模面太 近，也会导致开裂（或锈穿）。模具的设计检查是保证模具符合生产需求的关键步骤。

 18.3.2.4  模具问题：文丘里效应

文丘里效应，参考百度百科（这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里（Giovanni Battista Venturi）命名。该效 应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定 律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。）在注塑成型时，有时会出现这种文丘里效应，注射时将空气吸进模腔里。

这个现象会出现在模具的多个位置，包括喷嘴和浇口套的错位，顶针或镶件处的间隙。如果气泡缺陷固定在模具的 特定区域，那可能就指向其上游的某个模具零件的问题。这是一个需要更深层次的分析评估才能解决的问题，要确 认错位是否造成了气泡的发生，模具可能需要拆下配模。

 18.3.3  机器问题导致的气泡缺陷

机器原因会造成产品气泡缺陷的有：

  机器性能  下料口漏水  螺杆设计

 18.3.3.1  机器问题：机器性能

参考第 8 章

 18.3.3.2  机器问题：下料口漏水

如果机器的下料口有裂缝，那下料口的冷却水就可能会漏到炮筒内。当水进入炮筒内，它受热会变成蒸汽，蒸汽会 困在熔体内，注塑时形成产品的气泡缺陷。

要检查下料口有没有开裂，需要将下料口的塑料清理干净，使用小镜子来观察下料口是否有水珠的痕迹。注意要佩 戴安全面罩，不要直接对着下料口查看。

 18.3.3.3  机器问题：螺杆设计

如果使用的机器，螺杆设计和原料不相符，那也可能造成气体困在熔体里。螺杆的一个关键参数是压缩比，如果螺 杆的压缩比太低（比如小于 2.5），那在生产有的塑料时就会出问题，如 PMMA/POM/PA 等。

大多数的注塑机螺杆压缩比在 2.5 到 3 之间，这在多数场合是足够的。如果一台注塑机的螺杆压缩比特别低，那可 能就会出问题。低压缩比的螺杆通常是生产剪切敏感的塑料如 PVC 的。

 18.3.4  原料问题导致的气泡缺陷

原料原因会造成产品气泡缺陷的有：

  原料含水率  透明原料   污染  未熔原料

18.3.4.1  原料问题：原料含水率

如果成型的原料含水率过高，那原料里的水汽在塑料受热熔化时，会变成气体（译者注：水分还会造成有的原料降 解，产生更多的气体）。因为气体是塑料熔化时形成的，它会困在熔体里形成气泡。这些气泡会困在产品里形成缺 陷。所有的吸湿性原料必须在成型前重复干燥。

含水率过高可能是产品气泡缺陷的最主要原因。所以在处理气泡缺陷时，第一件要确认的事情，就是坚持原料的含 水率（参考第 9 章的原料烘干）

18.3.4.2  原料问题：透明原料

透明原料本身并不会更容易出现气泡缺陷，它只是让气泡缺陷更容易被发现。透明的，吸湿性原料，如 PC/PMMA， 如果原料没有正确烘干，产品上会出现气泡。

在成型不透明原料时，气泡不一定能观察的到。因为这个原因，不透明产品的报废率会比透明产品低。可能是不透 明产品一直有气泡问题，但是从来没有被发现过。通常来说，因为不透明产品看不出气泡缺陷，产品可能不会因为 这个问题而报废；不管怎样，产品可能会因为同样原因造成喷纹报废（气泡和喷纹的原因大致相同）。

18.3.4.3  原料问题：污染

如果原料里有杂料污染，有害的反应可能会出现。很多时候，如果低熔点的杂料污染了高熔点的塑料，那杂料会在正常成型温度下分解并产生分解气。这些分解气会随塑料熔体进入模腔里。

避免原料污染的关键是：

  确保料箱、料袋是封口的，减少污染产生的可能

  清楚标识所有的原料、色母、回料等，避免用错或混料

  建立清晰的标准流程，怎样打开新的包装加料，以及没有用完的原料怎样包装回收

原料污染会带来一系列的外观缺陷，也会导致产品的机械性能下降，导致产品不能使用。

 18.3.4.4  原料问题：未熔塑料

未熔塑料是塑料粒子在没有熔化的情况下就离开了炮筒。这有时会错误的诊断为气泡，因为它常常导致产品表面鼓 起。如果怀疑是未熔塑料，可以将有问题的地方（鼓起位置）切开，查看有无未熔塑料。

案例：

1、PET瓶坯产品突然出现气泡，比例0.1%-1%，坯号不固定、位置不固定。

A、检查设备各个参数未发现异常，如原料批次、干燥机料温、风量、露点、料位、抽料；注塑机背压、螺杆转速、注塑速度、时间、注塑压力、保压压力、保压时间、冷却时间，未有异常发现

B、按照常规调整方法测试，提高背压，效果显著，气泡消失。

C、之前的背压参数下一直稳定生产，为何现在就必须提高背压？

D、检查发现，背压传感器失真，实际背压没有达到设定值。

E、更换背压传感器后正常。