為何塑膠使用回收二次料之後會降解強度會降低

塑膠部件使用回收二次料(re-grind resin)是個令人蠻頭疼的問題,因為二次料加得越多,塑膠降解(degradation)的情形就會越嚴重,進而降低了塑膠原有的結構強度,也容易發生塑膠脆裂的問題,尤其是在必須承受應力的地方,通常會發生在卡勾及螺絲孔的位置。

可是為什麼塑膠使用回收二次料就會降低其強度?







這個問題要分成兩個層面來探討。

二次料的料源

首先,你以為塑膠射出廠為什麼要添加二次料?為了環保可以消化沒用完的料頭?非也,是為了節省成本,因為二次料比較便宜。那你認為塑膠廠會乖乖地使用跟原塑膠粒一樣的塑膠料回收料嗎?例如你規定的塑膠粒是 Sabic(原GE) 的PC料,但廠商真的會拿到Sabic的PC回收料,還是不管哪一家的PC回收料都照收,更甚者,會不會拿ABS的混充PC料,所以越高檔的塑膠粒越不可允許廠商使用回收料,因為一定會越用越糟糕。

回收料還有另外一個不確定的因素,這些回收料通常都沒有被托善的儲存,經常可見擺放在場區的外面,任其風吹、日曬、雨淋,你應該有這樣的經驗,一張正常的塑膠製品椅子,擺放在陽光下曝曬一段時間後,就會開始退色,再經過一段時間就脆裂了,你應該可以想像這些回收料的物理特性已經降解了,品質完全無法管控。

塑膠射出前後MFI值的差異

其次,假設你的塑膠射出廠真的很有良心,完全遵守使用原塑膠粒的料頭,或購買到其他也是有良心的業者的相同廠牌相同特性的回收料。根據經驗,一般塑膠的MFI值在塑膠射出前後大約會增加20~30%以上,什麼是MFI值?這就表示塑膠經過射出的程序以後,塑膠的結構強度會降低。對於熱可塑性塑塑膠來說,其分子鏈屬於高分子結晶,彼此糾結在一起,形成高的結構強度,塑膠在經過射出機導螺桿的加熱推擠與剪切之後,其長分子鏈會被切斷成較短的分子鏈,其分子間彼此糾結的強度就會減弱,所以強度就會降低。可以參考【塑膠的流變特性】一文。

可是為什麼長分子鏈會被切斷呢?想看看,塑膠粒剛進入射出機的螺桿時為固體型態,它會先被已經加熱的螺桿強力推擠一邊往前行一邊融化,在塑膠融化以前其塑膠粒有些是被螺桿硬生生的切斷,融化後呈黏稠狀,如果螺桿的轉速太快,越靠近管壁的熔融塑膠就越有機會被液體的剪力剪斷其原本的分子鏈。


》回【塑膠射出】首頁


延伸閱讀:

MFI與塑膠二次料/回收料的關係 (MFI & Re-grinding resin)
七個方法教你如何判度塑膠廠是否添加了二次料 (Re-grind resin)
塑膠成品脆裂的可能原因

訪客留言內容(Comments)

Hello 版大您好,

看到您的文章真是如獲至寶。
目前我們也遭塑膠裂開的問題, PC/ABS的料, 成品是將塑膠射出包覆在金屬上, 目前不良率約為1/1000。
原料是白色, 經過染色廠染色後才送到我們這邊射出。
目前比較明顯得異常也是MI值的變化, 物性強度的部分, 拉伸強度, 彎曲強度及彎曲模數也都隨著MI上升而下降。
據染色廠自己表示, MI上升是因為他們坐了兩次”過抽”。想請教版大指導甚麼是”過抽”? 據了解就是把色母跟原料熔融在一起的製程。是這樣嗎?
而且聽說過抽次數越多, MI會越高。那這樣的過程不是跟使用回收料有異曲同工之妙嗎?
現在供應商又說加增韌劑可以改善MI及物性強度。但是如果多次過抽是異常製程, 添加增韌劑似乎不是解決之道, 應該是避免異常得過抽製程吧?
想聽聽版大您的看法如何? 不知道有甚麼方向可以建議呢?

Daniel;
塑膠粒經過染色改性之後的確會升高MI值,也會裂化塑膠的機械特性,基本上每經過一次抽粒(應該就是你所說的「過抽」)都會裂化一次,至於為什麼?可以參考這篇文章:
塑膠染色改性(resin properity change)
增加「增韌劑」的確可以提昇塑膠的機械特性,增加強度,但重點是增加多少才是最好?會不會有什麼副作用?價錢又會增加多少?建議你先根據自己產品的特性訂定一個MI值的上限,這個就要憑經驗了,然後要求染色廠能不能達到。如果染色廠不能達到要求,可能就要另外尋找塑膠粒的原廠染色,這樣才能保證品質。
另外我較不懂的是為何染色廠需要做兩次的抽粒作業,抽粒作業真的很傷塑膠的機械特性。

Hello 熊哥,

感謝您的回覆。染色廠表示因為要達到色差值在0.5以內, 因此會重複過抽直到色差符合。已經跟染色廠說明要管制的MI上限, 也放寬了色差的標準。 目前他們表示是可以作到不用過抽也可以達到一次混練的MI要求(真如同您的文章所描述的, 原塑料的MI再乘上約1.2~1.3), 只是會多一道功。她們用的只是很簡單的顏色分配拌粒的原理。不需要過抽, 就可以使MI達到我們要的目標。
染色廠也表示, 源頭還是要由大廠的原塑膠粒, 請他們盡量提供MI值較低的給他們染色, 比較可以避免此類問題。
在這邊, 是不是應該解釋MI是個指標, 他的上升背後的意義是材料的物性下降呢? 因為很多人都認為裂開與MI沒有相關性。傷腦筋。
而且經過與染色廠討論確認, 他們也表示過抽的確會造成物性下降, 只是不曉得是哪些物性。因為他們作的衝擊強度(IZOD), 彎曲模數, 彎曲強度等都沒有明顯的差異。這部分由於以前我們對於MI都不了解, 也不知道要去監控, 因此沒有針對這個指標去要求供應商。
現在想請教熊哥, 如果塑膠自行裂開(像是擋風玻璃被石頭砸中裂開的紋路)的話, 您會建議監控哪個物性表現? 硬度? 韌度? 還是其他的呢? 請不吝指教。

Daniel;
讓我思考一下再回你這個問題。

其實,如果真的想要管控塑膠的成型品質,按理說應該要管控塑膠的機械特性,如拉伸強度(Tensile Strength)、彎曲強度(Flexural Strength)、耐衝擊強度(Impact Strength)…等直接指標,但這些指標的管控不容易又花錢,所以退而求其次才管控MI值,因為MI 可以利用簡單的檢驗工具,花少少的錢,做到初步的品質管控的目的。

熊哥~感謝您的建議! 現在廠內主管已經答應在明年添購一部MI機監控塑膠進料的品質了。謝謝!!

版大您好打擾您
請問二次料的塑膠元件間在進行超音波熔接時
會較無法完全密合嗎?
(假若超音波機功能完全正常下)

近來自家加工產品時要將旋蓋(LDPE材質)和紙盒(上有淋模PE材質)
利用超音波機加工黏合,常偶發熔接不完全現象
造成旋蓋和紙盒無法接著,旋蓋有脫落情形
懷疑旋蓋和紙盒是否參雜二次料

再請板上不吝嗇寶貴專業知識,謝謝

過多的二次料添加,最主要會造成塑膠脆裂的問題。
關於黏合問題,如果塑膠特性已經裂化,二次料確實有可能會造成黏合不良,建議可以先檢驗一下MI值看看。

版大你好打擾你

請問二次料(PC料)的塑膠元件在進行加熱是否會造成變形

近來自家加工產品底板經過加熱120度會變形

是否參雜二次料所造成

就個人的了解,塑膠添加二次料並沒有造成射出產品變形的直接證據,但添加二次料一般成型品都會變得比較脆。
建議你要查看所使用PC料的Dababsheet,並查看其耐熱程度為何,對某些HDT在130~140°C的PC來說,到達120°C應該就極有可能發生潛變或已經在大尺寸的地方產生變形了。建議你諮詢PC的原料供應商以得到較佳的答案。


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)