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知道這些，注塑“浮纖”問題不再愁 |
| 時(shí)間：2019年01月17日 點(diǎn)擊：次
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在工程塑料的開發(fā)過程中，我們通常通過添加玻纖來增加材料的強(qiáng)度。加入玻璃纖維不僅可以提高塑料制品的模量，同時(shí)也可以提升塑料制品的耐熱溫度。
但在玻纖增強(qiáng)尼龍注射成型過程中，“浮纖”現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。浮纖現(xiàn)象是玻纖外露造成的。白色的玻纖在塑料熔體充模流動過程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑料件表面形成放射狀的白色痕跡，當(dāng)塑料件為黑色時(shí)會因色澤的差異加大而更加明顯。
其形成原因主要有以下幾個(gè)方面：
1、玻璃纖維與基料的比重差異
在塑料熔體流動過程中，由于玻纖與樹脂的流動性有差異, 而且密度也不同，使兩者具有分離的趨勢，密度小的玻纖浮向表面，密度大的樹脂沉入內(nèi)里，于是形成了玻纖外露現(xiàn)象;
2、玻璃纖維與樹脂間的相容性差
塑料熔體在流動過程中受到螺桿、噴嘴、流道及澆口的摩擦剪切作用，會造成局部粘度差異，同時(shí)又會破壞玻纖表面的界面層，熔體粘度愈小，界面層受損愈嚴(yán)重，玻纖與樹脂之間的粘結(jié)力也愈小，當(dāng)粘結(jié)力小到一定程度時(shí)，玻纖便會擺脫樹脂基體的束縛，逐漸向表面累積而外露;
3、“噴泉”效應(yīng)
塑料熔體注入型腔時(shí)會形成“噴泉”效應(yīng)，即玻纖會由內(nèi)部向外表流動,與型腔表面接觸，由于模具型腔表面溫度較低，質(zhì)量輕、冷凝快的玻纖被瞬間凍結(jié)，若不能及時(shí)被熔體充分包圍，就會外露而形成浮纖。
由此可見，浮纖現(xiàn)象的形成，不僅與塑料材料組成和特性有關(guān), 而且與成型加工過程有關(guān), 有著較大的復(fù)雜性和不確定性。
玻纖增強(qiáng)塑料作為家用電器、汽車部件等重要的外飾件之一, 不僅要求有較高的阻燃、強(qiáng)度、硬度、抗沖擊性和耐磨性，而且外觀要求很高，表面不允許有氣紋、水花、凹陷、浮纖、燒焦等缺陷。那么，如何解決“浮纖”現(xiàn)象呢?
傳統(tǒng)的方法是在成型材料中加入增容劑、分散劑、潤滑劑和防玻纖外露劑等添加劑來改進(jìn)玻纖和樹脂之間的界面相容性，提高分散相和連續(xù)相的均勻性，增加界面粘結(jié)強(qiáng)度，減少玻纖與樹脂的分離，從而改善浮纖現(xiàn)象。但這些添加劑大多價(jià)格不菲，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且對材料的力學(xué)性能也會有影響。近幾年也有采取加入短纖或空心玻璃微珠的方法，利用小尺寸的短纖或空心玻璃微珠具有較好流動性和分散性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)改善浮纖的目的，但不足之處是使材料的沖擊性能下降。
事實(shí)上，解決“浮纖”問題還可通過成型工藝來改善浮纖現(xiàn)象。合適的成型工藝條件, 對于改善浮纖現(xiàn)象至關(guān)重要。注射成型工藝各要素對玻纖增強(qiáng)塑料制品的影響各不相同，下面進(jìn)行簡單介紹。
溫度
首先是料筒溫度。由于玻纖增強(qiáng)塑料的熔體流動速率比非增強(qiáng)塑料低30% ～ 70%，流動性較差,因此料筒溫度較一般情況應(yīng)高出10 ～ 30℃。提高料筒溫度可使熔體粘度降低，改善流動性，避免填充及熔接不良，而且有利于加大玻纖分散性和減小取向性，獲得較低的制品表面粗糙度。注意：料筒溫度并不是越高越好，溫度過高會加大基體材料的氧化和降解的趨勢, 輕微時(shí)會發(fā)生顏色變化, 嚴(yán)重時(shí)則產(chǎn)生焦化發(fā)黑。在設(shè)置料筒溫度時(shí)，應(yīng)使加料段溫度比常規(guī)要求略高些，稍低于壓縮段即可，以利用其預(yù)熱效果，降低螺桿對玻纖所產(chǎn)生的剪切作用，減少局部粘度的差異及對玻纖表面的破壞，保證玻纖與樹脂之間的粘結(jié)強(qiáng)度。
其次是模具溫度。模具與熔體之間的溫差不宜太大，以防止熔體充填時(shí)玻纖遇冷在表面淤積而形成浮纖，因此需采用較高的模具溫度，這對于提高熔體充模性能、增加熔接痕強(qiáng)度、改善制品表面粗糙度、減小取向和變形也是有利的。但模具溫度愈高，冷卻時(shí)間愈久，成型周期延長，生產(chǎn)率降低，而且成型收縮率加大，故也不是越高越好。模具溫度的設(shè)置還要考慮樹脂品種、模具結(jié)構(gòu)、玻纖含量等情況,在型腔復(fù)雜、玻纖含量高、充模困難時(shí)，模具溫度應(yīng)適當(dāng)提高些。
壓力
注塑壓力對玻纖增強(qiáng)塑料的成型影響很大，較高的注塑壓力有利于充填，提高玻纖分散性，降低制品收縮率，但會增加剪切應(yīng)力和取向，容易造成翹曲變形、脫模困難甚至導(dǎo)致溢邊問題，因此欲改善浮纖現(xiàn)象，應(yīng)在稍高于非增強(qiáng)塑料注塑壓力的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大。注塑壓力的選擇除與制品壁厚、澆口尺寸等因素有關(guān)外，還與玻纖含量和形態(tài)有關(guān)，一般玻纖含量愈高，玻纖長度愈長，注塑壓力應(yīng)愈大。螺桿背壓對于玻纖在熔體中的均勻分散、熔體的流動性、熔體的密實(shí)度、制品的外觀質(zhì)量和物理力學(xué)性能均有重要的影響，通常稍高的背壓有助于改善浮纖現(xiàn)象。但過高的背壓會對長玻纖產(chǎn)生較大的剪切作用, 使熔體易于因過熱而降解, 導(dǎo)致變色及力學(xué)性能變差。
注射速率
采用較快的注射速率可改善浮纖現(xiàn)象。這是因?yàn)樘岣咦⑸渌俾?，可使玻纖增強(qiáng)塑料快速充滿模腔，玻纖沿流動方向作快速軸向運(yùn)動，有利于增加玻纖的分散性、減小取向性、提高熔接痕強(qiáng)度和降低制品的表面粗糙度。但要注意避免因注射速率過快而在噴嘴口或澆口處發(fā)生“噴射”現(xiàn)象，形成蛇形紋缺陷，影響塑料件外觀。
螺桿轉(zhuǎn)速
玻纖增強(qiáng)塑料塑化時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速不宜過高，以避免摩擦剪切力過大而對玻纖造成傷害，破壞玻纖表面狀態(tài)，降低玻纖與樹脂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，加劇浮纖現(xiàn)象，特別是當(dāng)玻纖較長時(shí)，會因部分玻纖斷裂而出現(xiàn)長短不均現(xiàn)象，造成塑料件各處強(qiáng)度不等、力學(xué)性能不穩(wěn)定。
通過以上分析可知，采用高料溫、高模溫、高壓、高注射速率、低螺桿轉(zhuǎn)速注射，對改善浮纖現(xiàn)象比較有利。此外還要注意原料的干燥處理和制品的調(diào)濕處理。舉個(gè)例子來說，PA66的吸濕性大，而且有水敏性，加熱時(shí)熔體中含有微量水分就會使其發(fā)生降解，將嚴(yán)重影響制品外觀和性能，因此在成型前必須烘干水分。
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