1.熔接痕產生的機理

1. 1 什麼是熔接痕

熔接痕（Weld line）是由於熔融塑料在型腔中由於遇到嵌件孔洞、流速不連貫區域、充模料流中斷區域而以多股形式匯合時，因不能完全熔合而產生的接縫 。

1.2 熔接痕產生的機理

注塑成型充填時，熔料在模腔中的流動，一般模腔壁面的溫度都比塑料的熔點低，所以熔料從進入模腔的時刻起便開始冷卻，在與模壁接觸的一層熔體構成了不移動的外殼（冷凝層），而其內部則仍然是較熱的熔體（流動層）。

▲紅色代表熔料，藍色代表冷凝層，紅色箭頭代表熱傳方向

當兩股以上熔料流匯時，熔料流動前鋒包裹著的這層張力較大的冷凝層起到了阻止對方與自身融為一體的作用，影響了兩熔流的徹底均勻混合，由此導致了兩熔體相接觸段的局部微觀結構不同，宏觀上就會出現一條平直或彎曲的隱若現的痕跡，類似一道較明顯的接縫，嚴重時會呈現一個凹槽。它是兩股流動的塑料熔體相接觸而形成的形態結構和力學性能都完全不同於塑料其它部分的三維區域。

▲熔接痕的形成

▲可明顯看出熔接痕發生於兩股熔料交匯處

▲熔接痕放大11倍

▲熔接痕放大11倍

▲熔接痕處的玻纖取向

1.3 熔接痕的案例

▲熔接痕發生在孔洞處

▲塑料中加入金屬色母后熔接痕更加明顯

▲其它各式各樣的熔接痕處

▲大自然中的熔接痕：涇渭分明

▲美麗的熔接痕

▲熔接痕中的兩股溶流=冰與火之歌，互不相容

2.熔接痕的類型

2.1 冷熔接痕

冷熔接痕的產生多半由於多點進澆而造成。塑料在流動過程中受模具冷卻效應溫度逐漸下降，因此發生冷縫合的時機往往接近充填結束，塑料溫度也較冷，因此稱作冷熔接痕。

冷熔接痕可視作兩股溶料流頭對頭(Head-to-Head)相互衝擊而形成的縫合線，熔接角度接近0度，同時在熔接產生後塑料往往立即停止流動，因此冷熔接痕是熔接強度最差，外觀最明顯的一類熔接痕。

▲冷熔接痕

2.2 熱熔接痕

塑料在流動過程料流遇到孔、洞或嵌件、型芯等障礙物而分流，分流的料流繞過障礙物後又重新匯合，在匯合區域所形成的熔接痕。

由於兩股料流來自相同料流遭障礙物分流而成，性質及溫度差異不大，同時在熔接後料流仍然繼續流動，因此稱為熱熔接痕。

▲熱熔接痕

2.3 冷熔接痕和熱熔接痕的區分

冷熔接痕和熱熔接和的準確區分決定於兩股溶流交匯時的角度，如果交會角小於135度，那麼就是冷熔接痕；如果交會角大於135度，那麼就是熱熔接痕。

▲交匯角

▲冷熔接痕和熱熔接痕

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3.造成熔接痕產生的各種幾何因素

3.1 壁厚變化

融熔塑料在壁厚變化的模具中充填時，在壁厚處阻力小，流速快；而壁薄處則阻力大，流速慢。由於這種流動速度的差別，使來自不同壁厚處的熔體，以不同的流速相匯合，最終在匯合處也會形成熔接痕

▲塑膠件的壁厚變化

3.2 孔、洞和嵌件

融熔塑料在充填時，如果經過孔、洞或嵌件等特徵，必然會分成兩股或多股溶流，溶流在交匯處產生熔接痕。

▲孔、洞

3.3 多澆口

多個澆口進膠導致兩股或多股溶流，溶流在交匯處產生熔接痕。

▲多澆口

3.4 兩側進膠

兩個澆口分別從兩側進膠，導致兩股溶流在交匯處產生熔接痕。

▲從兩側進膠

3.5 流長不一致

不同溶流的流長不一致，導致在溶流交匯處產生熔接痕。

▲流長不一致

4.熔接痕的不良影響

4.1 影響外觀質量

熔接痕會驗證影響塑膠件的外觀質量，減少表面光潔度，使塑膠件後續塗裝、電鍍工序產生色差。

透明和半透明塑膠件形成的熔接痕特別明顯，影響外觀。

▲透明塑膠件上的熔接痕非常顯眼

另外，由於熔接痕區域阻礙保壓流動，使該區域保壓效果較差，可能發生縮水問題。

4.2 影響塑膠件強度

熔接痕對塑膠件的力學性能影響也很大，降低塑膠件機械強度，給塑膠件的正常使用帶來漏水、漏氣或受載後斷裂等安全隱患。

由於塑料波前噴泉流動的特性，在波前位置的塑料分子鏈與波前平行，造成熔接時分子鏈互相平行，穿透與糾纏程度降低造成強度減弱。對於添加玻纖補強的塑料此效應特別明顯。

下圖顯示一個玻纖增強塑料的玻纖取向的模擬情形，由圖可看出在熔接痕區域玻纖分佈幾為平行。

▲熔接痕處的玻纖取向

下表列出不同塑料加入玻纖後在熔接痕區域拉伸強度減弱情形。對於大部分塑料而言，在熔接痕區域強度降低約20%左右，玻纖增強塑料則降低60-70%以上，隨加入玻纖含量及長徑比的提高，熔接強度減弱的情形越見明顯。

如果熔接痕發生在充填結束或末期，由於塑料溫度降低，分子鏈運動性能降低，擴散不足，將使此處更差。對於熱固性塑件，由塑膠熔料在交匯時已接近交聯後段，造成熔接不良，熔接痕區域局部強度下降情形更明顯。

另外，熔接區域容易夾帶雜質，生成針孔，造成強度減弱。

4.3 產生應力集中

在熔接痕區域的兩股熔流交匯處會產生V型缺口，此種近似裂紋結構容易產生應力集中，使此部份力學性質與強度較差，同時也是裂紋潛伏區。

▲熔接痕放大11倍--V型缺口

實驗發現，靠近模具壁區域要較中間區域分子鏈擴散的程度較小，因此強度較差。此區域大小隨塑料種類與成形條件而異。以PS為例，此強度較弱區域約為0.2~0.3mm。如果熔接痕區域承受載荷或者與某些化學物質接觸，那麼非常容易發生破裂。

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