第 20 章：烧焦（Burn）

20.1  定义

在射出阶段，当气体困在模腔里时，气体在高压下产生的高温可能会点燃塑料，导致塑料烧焦。这经常会在产品和 模具上留下黑色脏污。图 20.1 是烧焦缺陷的一个例子。

也称作：困气，压缩燃烧

错误的分类：棕色条纹，色流

20.2  烧焦问题的可能原因4M 表

注塑工艺	模具	机器	原料
射出速度过快	排气	螺杆、喷嘴积垢	含水率
料温过高	油脂，油，或其他污染	螺杆设计	原料类型
背压过大		炮筒加热问题	添加剂
松退过大		螺杆、炮筒、螺杆头等损 坏

20.3  烧焦的问题处理

烧焦是产品上有棕色或黑色的变色，常常是炭黑色。在处理烧焦问题时，我们要回答两个问题：

1.     气体是哪里来的？要记住的是，在塑料进入模腔前，模腔里是充满空气的。

2.     为什么气体没有逃出模腔？

烧焦的问题处理经常会回到排气相关的缺陷，不要用工艺参数弥补模具问题！

20.3.1  注塑工艺问题引起的烧焦

像前面讲的，烧焦的真正原因常常是排气不足。用工艺参数来改善烧焦问题是最后的、没有办法的办法；在调整工 艺参数前，先解决模具问题。

工艺参数的设定也可以造成过多气体的产生，也可以造成气体困在模腔里，包括：

  射出速度  熔体温度   背压  松退

20.3.1.1  注塑工艺问题：射出速度

射出速度越高，气体困在模腔里而不是通过排气槽逃逸的可能就越大。通常放慢射出速度可以改善烧焦问题，但这 会牺牲周期时间。正常情况下，如果放慢射出速度可以改善烧焦问题，那么改善模具排气也能收到一样的效果（从 源头上改善）。在调整注塑工艺前总是要先检讨模具排气问题。

放慢射出速度不光会牺牲周期，也会影响塑料在射出阶段的粘度。这个粘度的变化可能会导致其他的注塑问题如光泽差异、缩水、缺胶等等。标准工艺参数已经确定后，放慢射出速度来弥补其他原因导致的问题是不允许的，所以 从源头上解决问题。

不要用工艺参数弥补排气问题，排气细节详见第 7 章。

案例分析：射出速度

这个案例里，产品充填末端的结合线处有烧焦。烧焦位置有典型的塑料碳化残留在产品和模具上，放慢射出速度可以解决这个烧焦问题。模修人员被叫过来，他把烧焦位置的排气槽深度加深了，这样，可以使用原先的射出速度而不会有烧焦问题。通过加深排气而不是放慢射出速度，周期时间可以节约2 秒。

20.3.1.2  注塑工艺问题：熔体温度

当成型温度在厂家推荐值的上限或超过上限时，原料就可能降解并释放出分解气，这个额外的分解气可能会困在模 具里无法排出。当前面讲到的步骤都无法改善烧焦问题时，我们就要测量实际的熔体温度。要清楚原料厂家推荐的成型温度范围。车间的所有工艺人员要能够方便的获取，车间所用原料的厂家推荐成型温度范围。

当熔体温度是烧焦原因时，要去确认可以影响实际熔体温度的工艺参数，如炮筒温度、背压、螺杆转速。不要假设 炮筒温度的显示值就是实际的熔体温度。

如果炮筒温度本身设定的很高，那原料就很有可能会过热降解。确认炮筒温度设定是在推荐范围内的，并且监控值 也是和设定值一致的。要注意有无加热区是处于 100%加热功率的，这往往代表加热圈的加热功率不足或热电偶的 温度读取错误。要记住，加热圈要和炮筒是紧密接触的；热电偶要在指定的位置，并且和安装孔的底部贴牢。

因为剪切是塑料熔化的最大能量来源，检查储料的背压和螺杆转速也很重要。和炮筒温度一样，背压和螺杆转速也 会设置错误，所以要记得对比标准工艺参数。通用的准则是，螺杆转速应该调整到，储料在开模前 2~3 秒结束。背 压的设定正常在 5~20Mpa 之间，取决于原料的类型和色母的效果。

20.3.1.3  注塑工艺问题：松退

过度的松退会导致空气吸入。在射出阶段，这个吸入的空气必须要排出。松退时吸入的额外空气，可能会导致，模 具的排气不堪重负而产生困气烧焦。

检查松退是否过大。如果松退是故意设大来改善流涎或拉丝问题的，请检查喷嘴的温度。喷嘴温度过高会导致流涎， 从而需要过大的松退来改善。测试减小松退距离，评估会不会对成型有影响。记住储料完要有一定的松退距离，让 止逆环能正常封闭。

20.3.2  模具问题导致的烧焦

当处理烧焦问题时，模具的嫌疑是最大的。模具方面会导致烧焦的有：   

排气  油脂，油，或者其他污染

20.3.2.1  模具问题：排气

烧焦的首要原因是模具的排气不足！当出现烧焦问题时，总是要先检讨模具的排气。改善排气能消除烧焦问题（详 见第 7 章）。图 20.2 是典型的因为排气不足造成的结合线位置烧焦。

当模具的排气脏污时，排气效果会打折扣。如果模具是在正常生产的过程中出现烧焦问题的，那第一件事就是要清 理模具（分型面，顶针，斜顶，滑块）。如果清理模具能解决问题，请检讨是否能增加额外的排气，或者是要制定 合理的保养间隔。如果模具需要频繁的保养清理分型面和排气，那就说明模具的排气不足，需要增加额外的排气。

如果模具容易有烧焦问题，那烧焦位置的钢材，被慢慢被侵蚀的风险就很大。这个侵蚀会导致模具的永久损坏，并 带来粘模、外观不良、分型面跑边等缺陷。所以改善模具排气，要好于修补侵蚀损坏的模具。

20.3.2.2  模具问题：污染

如果模具的分型面等排气位置，因为模具活动部件的油脂或油污而污染，那这个污染可能会堵塞模具的排气。如果 这个污染是个长期存在的问题，要确定污染的来源是哪里，并从源头上解决。

当模具有液压油的泄漏，通常可以查看到漏油的位置。当液压油被熔体在模腔里推动前进时，会导致模具排气的堵 塞。如果是油缸的漏油，可能需要维修或替换油缸；也有可能是接头位置的漏油，有时接头在模具的上方，没有完全旋紧时，会有油滴出并落入模腔。所以一般液压接头都尽可能不设计在模具的顶部。

模具活动部件的过多油脂，会跑到模腔并被熔体推动堵住排气。经常是模具刚刚完成修模，模修人员认为油脂的用 量是越多越好—所以过来的模具满是油脂。和你的模修车间一起确定正确的模具油脂用量。

20.3.3  机器问题导致的烧焦

检查机器的状态，确保机器没有在温度、背压、转速等失控的状态下运行。原料的任何原因的过热都会导致过多分 解气的产生，引起烧焦。

机器相关的原因有：

  螺杆、喷嘴、螺杆头的积垢  螺杆设计和原料特性不符  炮筒超温  螺杆、炮筒、止逆环的破损

20.3.3.1  机器问题：积垢

积垢是指长时间的运行后，塑料或其分解物在炮筒内沉积。当这个沉积物分解时，它会产生额外的气体和分解产物， 导致模具排气不足。如果这个额外的气体没办法从模具排出，它就会产生困气并引起烧焦。当机器经常暂停或切换 原料时，沉积物就会出现，或成为问题。

这个沉积物通常会带来其他的缺陷症状，如黑点，喷纹，棕色条纹等。长时间停机或切换原料时的彻底清洗清料， 能尽量避免这个问题发生。

有时这个沉积物是从喷嘴、炮筒、转接头等配合错位处来的。保证塑料在熔体流动方向是顺滑没有死角的，是很好 的实践手段。任何的错位都会产生原料会长时间滞留的死角区域。

合理的关机流程，也是避免沉积物产生的关键。当机器要暂停生产时，炮筒应该射空，来降低原料在炮筒内降解的 机会。对有的材料来说，这变成一个很关键的问题，温度敏感的原料会很快降解，需要在暂停或停机前先用热稳定 的原料清洗。

20.3.3.2  机器问题：螺杆设计错误

注塑制程中，作用在塑料粒子上的剪切，是塑料熔化的最大能量来源。如果螺杆的设计没有正确的长径比和压缩比， 储料时就会产生过度的剪切，引起原料降解，这也会导致过多的分解气，需要从模具里排空。典型的通用螺杆如图 20.3 所示。

要记住的是，如果模具以前在这台机器一直正常生产，机器的螺杆也没有更换过，那烧焦就不是螺杆的设计问题。 也要可能是螺杆有积碳或其他沉积物，造成螺牙的深度发生变化。另外，在极端情况下，如果螺杆上沉积物形成一 个屏障，会完全改变螺杆的性能。如果是这样，建立正确的关机和清料流程就非常重要。

20.3.3.3  机器问题：炮筒超温

除了剪切过度会造成原料过热而降解，如果炮筒、喷嘴、法兰等任何位置的实际温度高于设定温度，那也可能会导 致原料过热降解。

检查炮筒温度的实际值，有无任何加热区超温过热的迹象。经常有的加热区会因为储料剪切过大，而实际值高于设 定值。如果某个加热区的实际温度高于设定温度，机器却没有加热功率（电流）输出，那就有以下可能之一：

1.     螺杆储料时旋转产生的剪切热过大，造成炮筒的实际温度高于设定温度，注塑机对炮筒的这段加热失去控制。 如果确认是这个情况的话，尝试着将螺杆的储料速度下降到，储料在开模前 2~3 秒结束，或者检查储料背压是 否过高。

2.     在很少见的情况下，炮筒的热电偶安装在错误的位置或接线错误。这在注塑机最近有更换加热圈或热电偶时可 能性很大。如果是这种情况的话，你可以观察到一个加热区在没有加热输出的情况下超温，而另一个加热区在 持续加热输出的情况下温度升不到。这个是热电偶接错的正常指标。

红外相机可以用来很好的发现喷嘴或法兰位置的过热区。见图 20.4

20.3.3.4  机器问题：破损

注塑机的螺杆、炮筒、止逆环、法兰盘、喷嘴、嘴尖等位置的破损，会导致局部的高剪切或滞流存在。这些破损的 元件会产生额外的气体或导致模具排气不良。有的情况下，不一定是破损，而是小金属块困在炮筒内的某一位置。

不幸的是，要检查这个破损或金属杂质是否存在，喷嘴头或法兰盘要拆下，才能对各个元件进行检测。这是费时费 力的事情，只有在很确信有元件破损或金属杂质的情况下，才安排这个检测。

20.3.4  原料问题引起的烧焦

原料方面，有几个因素会导致烧焦发生：

  含水率  原料类型   添加剂

20.3.4.1  原料问题：含水率

烧焦通常是熔体里含有的分解气在模腔充填阶段无法逃逸时的结果。当成型吸湿性的原料时，如果原料含水率过高， 那水分会在熔融高温下变成蒸汽，进入塑料熔体内。这个气体通常也会造成产品喷纹之类的缺陷，但也会引起烧焦 缺陷，如果它无法从模腔逃逸的话。

详见第 9 章。

20.3.4.2  原料问题：原料类型

和很多其他缺陷那样，有的材料会特别容易烧焦。温度非常敏感的原料如 PVC 或 POM ，会快速降解，可能在炮筒  内就已经是燃烧状态。在成型温度敏感材料时，确保所有的温度—包括热流道温度以及原料停留时间，都得到精确 的管控，也没有塑料熔体会长时间停留的滞流区域。

在成型这些可能会出问题的原料时，确保成型温度是在厂家的推荐温度范围内。 同时也要确认使用的是正确的原料，没有杂料污染。

另一个要考量的地方是原料切换。在高温料切换成低温料时，要让炮筒充分的冷却到低温料的成型温度，再添加要 使用的低温原料。特别是要切换的是 PVC 、POM 这类温度敏感的原料，一定要确保炮筒的实际温度，已经下降到原 料允许的成型温度范围内。

案例分析：PVC 烧焦

这个案例里，产品要切换成 PVC 原料测试打样。当使用新的原料打样时，样品上有严重的碳化烧焦原料。各种工艺 参数做了调整，来改善这个烧焦问题。在和原料供应商检讨时，才得知原料的配方出了问题，原料不能满足注塑成 型所需的热稳定条件。如果在前期就对原料的配方和原料供应商进行检讨，无数的试模时间就不会白白浪费。

20.3.4.3  原料问题：添加剂

色母也会增加烧焦发生和出现的可能。有的色母会比原料更容易降解，产出更多的分解气体。另外，浅色产品的烧焦更容易被发现，即使是非常轻微的烧焦。因为深色的产品会掩盖部分烧焦缺陷，所以在检讨产品的深筋位等排气困难位置是否有烧焦问题时，最好用浅色原料打样。用深色原料打样时，有时会发生这样的例子，烧焦只发生在产 品深筋位的尖部，无法察觉；直到有人用手擦过烧焦位置，留在手上的黑色碳粉才让人察觉。

其他的添加剂如塑化剂、脱模剂等，也会导致分解气过多，并堵塞模具排气槽。像 20.3.2.1 提到的那样，模具排气 是避免这类烧焦问题的关键。

如果在成型前有添加色母或其他的添加剂（不是造粒的这种生产方式），要确保添加比例在生产过程中是得到正确 控制的。如果混合了过多的色母或添加剂，那注塑过程中出现问题的可能性就会显著增加。也要确认色母或添加剂 的载体，和要成型的原料是相容的，或一致的。