|
|
 |
為何塑膠射出使用回收二次料後會降解、強度會降低
塑膠射出使用回收二次料(re-grind resin)與回收料(recycled material )是個令工程師相當頭疼的問題，因為二次料與回收料加得越多，塑膠的降解（degradation）情況就會越嚴重，這會降低塑膠原有的結構強度，也容易發生塑膠脆裂的風險，特別是在那些必須承受應力的部位，例如卡勾和螺絲孔的位置。
然而，添加在塑膠部件添加二次料與回收料也是一個環保議題。為了支持永續發展並減少浪費，在塑膠射出成型過程中適量添加二次料與回收料，不僅可以實現資源回收，還能在材料性能和環境保護之間取得平衡。
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。
一、回收料與二次料的料源品質難以管控
工作熊在這裡要先解釋一下，本文提到的「二次料」是指在生產過程中產生的廢料，如料頭、邊角料等。而「回收料」則是指消費者使用後的廢棄物回收再製而成的原料。
首先，你以為塑膠射出廠為什麼要添加二次料或使用回收料？真的是為了環保可以讓地球更美好？還是為了消化沒用完的料頭減少浪費？不能說沒有，但機率甚小，最大的原因是為了節省成本，因為二次料絕對比原生塑膠粒來得便宜。那你認為塑膠廠會乖乖地使用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，所以越是有精密與強度需求的工程塑膠件越不可允許廠商使用回收料，因為強度一定會越用越糟糕，既使嚴格管控回收料比率，也難保不會出現問題。
使用二次料及回收料還有另外一個不確定的因素，這些回收料通常都不會被妥善的儲存，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嚴重，品質完全無法管控。
二、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，完全遵守使用原生塑膠的料頭，或購買到其他也是有良心業者的相同廠牌相同特性的二次料。根據經驗，一般工程塑膠的MFI值在塑膠射出加工前後大約會增加20～30%，這就表示塑膠經過射出的程序後，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，分子鏈之間彼此互相糾結形成高強度的結構。然而，塑膠在經過射出機導螺桿的加熱推擠與剪切之後，長分子鏈會被斷裂成為較短的分子鏈，導致分子量降低，工程上稱之為「鏈切斷(Chain Scission)作用」，其分子間彼此糾纏的強度就會減弱，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？想想看，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著一邊往前行一邊融化，在塑膠融化前，其塑膠粒有些是被螺桿硬生生給切斷的，融化後呈黏稠狀，如果螺桿的轉速又太快，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：
塑膠成品脆裂的可能原因
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)
|
|
訪客留言內容（Comments）
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。
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
版大您好
敝司最近有個使用PC料的零件發生組裝後開裂，組裝當下並無異常，但約半日後產生裂痕，比較良品與不良品的FTIR都顯示一樣的吸收峰，但是測試MI值良品平均值16.3;不良品平均值62.2，多次測試可能造成劣化的參數仍無法再現失效，想請教有任何可能原因造成如此巨大的變異嗎?
感謝版大光速回覆
1. MI測試樣品是送交塑膠中心測試，測試方法應該沒有問題
2. PC塑膠粒是直接買原廠染色好的塑膠粒，色母污染的可能性應該不高
3. 含水率取樣射出機作業時也是達到0.01%
4. 供應商宣稱無使用二次料，但目前確實往回收料方向驗證中
更新一下這個問題的後續
我們確實在廠商的造粒紀錄發現蔽司的PC材料過抽的紀錄
使用回收造粒的材料也再現了異常品的高MI值
對比於一次料的高溫(故意要造成裂解)MI值，只有過抽造粒的一半
已經可以斷定廠商”誤用”二次造粒的材料導致的問題
感謝版大之前的回覆，讓小弟有機會學習
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，請前先參考這篇文章【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. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
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?