上海道勤塑化有限公司

????????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度。加入玻璃纖維不僅可以提高塑料制品的模量，同時也可以提升塑料制品的耐熱溫度。

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????????但在玻纖增強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，當塑料件為黑色時會因色澤的差異加大而更加明顯。

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????????其形成原因主要有以下幾個方面：

????????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，界面層受損愈嚴重，玻纖與樹脂之間的粘結(jié)力也愈小，當粘結(jié)力小到一定程度時，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?

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????????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，實現(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塑料制品的影響各不相同，下面進行簡單介紹。

????????溫度

????????首先是料筒溫度。由于玻纖增強塑料的熔體流動速率比非增強塑料低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, 輕微時會發(fā)生顏色變化, 嚴重時則產(chǎn)生焦化發(fā)黑。在設(shè)置料筒溫度時，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，模具溫度應(yīng)適當提高些。

????????壓力

????????注塑壓力對玻纖增強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)在稍高于非增強塑料注塑壓力的基礎(chǔ)上適當加大。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。這是因為提高注射速率，可使玻纖增強塑料快速充滿模腔，玻纖沿流動方向作快速軸向運動，有利于增加玻纖的分散性、減小取向性、提高熔接痕強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

????????玻纖增強塑料塑化時，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)強度，加劇浮纖現(xiàn)象，特別是當玻纖較長時，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。舉個例子來說，PA66的吸濕性大，而且有水敏性，加熱時熔體中含有微量水分就會使其發(fā)生降解，將嚴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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