上海道勤塑化有限公司

?

????????模具試模時(shí)，各機(jī)構(gòu)運(yùn)行基本正常，但制品出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的外觀質(zhì)量問題，表面產(chǎn)生了放射狀的白色痕跡，而且這種白色痕跡隨玻纖含量的增加趨于嚴(yán)重，這種現(xiàn)象俗稱“浮纖”，是一種玻纖塑料制品易于出現(xiàn)的表面缺陷，這對于外觀要求高的汽車塑件是不能接受的。

????????原因分析

????????“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(dòng)過程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射狀的白色痕跡，當(dāng)塑件為黑色時(shí)會(huì)因色澤的差異加大而更加明顯。

????????其形成的原因主要有以下幾個(gè)方面：

????????1. 在塑料熔體流動(dòng)過程中，由于玻纖與樹脂的流動(dòng)性有差異，而且質(zhì)量密度也不同,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. 由于塑料熔體在流動(dòng)過程中受到螺桿、噴嘴、流道及澆口的摩擦剪切力作用，會(huì)造成局部粘度的差異，同時(shí)又會(huì)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(huì)擺脫樹脂基體的束縛，逐漸向表面累積而外露;

????????3. 塑料熔體注入型腔時(shí)，會(huì)形成“噴泉”效應(yīng)，即玻纖會(huì)由內(nèi)部向外表流動(dòng)，與型腔表面接觸，由于模具型面溫度較低，質(zhì)量輕冷凝快的玻璃纖維被瞬間凍結(jié)，若不能及時(shí)被熔體充分包圍，就會(huì)外露而形成“浮纖”。

????????因此， “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。

????????在實(shí)際生產(chǎn)中，有各種用于改善“浮纖”現(xiàn)象的措施：

????????比較傳統(tǒng)的方法是在成型材料中加入相容劑、分散劑和潤滑劑等添加劑，包括硅烷偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝相容劑、硅酮粉、脂肪酸類潤滑劑及一些國產(chǎn)或進(jìn)口的防玻纖外露劑等，通過這些添加劑來改進(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，增加界面粘接強(qiáng)度，減少玻纖與樹脂的分離，從而改善玻纖外露現(xiàn)象;

????????其中有的使用效果較好，但是大多價(jià)錢不菲，增加了生產(chǎn)成本，而且對材料的力學(xué)性能也會(huì)有影響，例如較常用的液體硅烷偶聯(lián)劑，就存在加入后難以分散，塑料容易結(jié)塊成團(tuán)的問題，會(huì)造成設(shè)備喂料不均勻，玻纖含量分布不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致制品的力學(xué)性能不均勻。

????????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(dòng)性和分散性、與樹脂之間易于形成穩(wěn)定界面相容性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)改善“浮纖”目的，尤其是空心玻璃微珠還能降低收縮變形率，避免制品后翹曲，增加材料的硬度和彈性模量，并且價(jià)格較低，但不足之處是使材料抗沖擊性能下降。

????????解決方法

????????1. 模具澆注系統(tǒng)的調(diào)整

????????模具澆注系統(tǒng)與“浮纖”現(xiàn)象的形成密切相關(guān)。

????????針對玻纖增強(qiáng)塑料流動(dòng)性差，而且玻纖與樹脂兩種組分的流動(dòng)性不一致的特性，其流動(dòng)距離不能過長，熔體須快速充填型腔，以保證玻纖均勻分散，不發(fā)生淤積分層而形成“浮纖”。

????????因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是流道截面宜大，流程宜平直而短。應(yīng)采用粗短的主流道、分流道和粗大澆口，澆口可以是薄片式、扇形及環(huán)形，亦可采用多澆口形式，以使料流混亂、玻纖擴(kuò)散、減少取向性。而且要求有良好的排氣功能，能及時(shí)排出因玻纖表面處理劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，以免造成熔接不良、缺料及燒傷等缺陷。

????????對于該把手面蓋模具的澆注系統(tǒng)，其較長的流道流程，是造成“浮纖”現(xiàn)象嚴(yán)重的一個(gè)因素，但這是模具結(jié)構(gòu)的需要，不能將其縮短，因此只有對流道截面尺寸及澆口形式和尺寸進(jìn)行調(diào)整。澆口改為扇形澆口，澆口和流道尺寸則在試模過程中逐漸加大。

????????另外需要注意的是，“浮纖”易于在塑件壁厚較大的部位出現(xiàn)，這是因?yàn)槿垠w在該處流動(dòng)速度梯度較大，熔體流動(dòng)時(shí)其中心速度高，而靠近型腔壁面處速度低，使得玻纖浮露的趨勢加劇，相對速度更慢，發(fā)生滯留堆積而形成“浮纖”。因此，應(yīng)盡量使塑件各處壁厚均勻，并避免尖角、缺口，保證熔體流動(dòng)順暢。

????????2. 注射成型工藝條件的優(yōu)化

????????制定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)塑料制品的影響各有不同，下面就一些可遵循的基本規(guī)律分別進(jìn)行介紹：

????????溫度

????????① 首先是料筒溫度。

????????由于玻纖增強(qiáng)塑料的熔融指數(shù)比非增強(qiáng)塑料低30%～70%，流動(dòng)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(dòng)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。

????????但料筒溫度并不是越高越好，溫度過高會(huì)加大尼龍聚合物氧化和降解的趨勢，輕微時(shí)會(huì)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。PA66+33%GF的熔融溫度為275~280℃，最高溫度不要超過300℃，其料筒溫度可在此范圍內(nèi)選取。

????????② 其次是模具溫度。

????????模具與熔體之間的溫差不宜太大，防止熔體充填時(shí)玻纖遇冷在表面淤積，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、改善制品表面光潔度、減少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。對于材料為PA66+33%GF的汽車把手面蓋，我們選擇的模具溫度為110℃。

????????壓力

????????① 注射壓力

????????注射壓力對玻纖增強(qiáng)塑料的成型影響很大，較高的注射壓力有利于充填，提高玻纖分散性，降低制品收縮率，但會(huì)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，需在稍高于非增強(qiáng)塑料注射壓力的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況適當(dāng)加大。

????????注射壓力的選擇除與制品的璧厚、澆口尺寸等因素有關(guān)外，也與玻纖含量和形態(tài)有關(guān)，一般玻纖含量愈高，玻纖長度愈長，注射壓力應(yīng)愈大。

????????② 背壓

????????螺桿背壓大小對于玻纖在熔體中的均勻分散、熔體的流動(dòng)性、熔體的密實(shí)度、制品的外觀質(zhì)量和機(jī)械物理性能均有重要的影響，通常采用稍高的背壓比較有利，有助于改善“浮纖”現(xiàn)象。但過高的背壓會(huì)對長纖產(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。因此將背壓設(shè)置得比非增強(qiáng)塑料略高些即可。

????????注射速度

????????采用較快的注射速度，可改善“浮纖”現(xiàn)象。提高注射速度，使玻纖增強(qiáng)塑料快速充滿模腔，玻纖沿流動(dòng)方向作快速軸向運(yùn)動(dòng)，有利于增加玻纖的分散性、減少取向性、提高熔接痕強(qiáng)度和制品的表觀光潔度，但要注意避免因注射速度過快,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，避免摩擦剪切力過大而對玻纖造成傷害，破壞玻纖表面界面狀態(tài)，降低玻璃纖維與樹脂之間粘合強(qiáng)度，加劇“浮纖”現(xiàn)象，特別是當(dāng)玻纖較長時(shí)，會(huì)因部分玻纖斷裂而出現(xiàn)長短不均現(xiàn)象，造成塑件各處強(qiáng)度不等，制品力學(xué)性能不穩(wěn)定。

????????工藝總結(jié)：

????????通過以上分析，可知采用高料溫、高模溫、高壓、高速、低螺桿轉(zhuǎn)速注射，對改善“浮纖”現(xiàn)象比較有利。