注塑件表面“浮纤”最佳解决方法?

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解决方法

A、模具浇注系统的调整

模具浇注系统与“浮纤”现象的形成密切相关。针对玻纤增强塑料流动性差，而且玻纤与树脂两种组分的流动性不一致的特性，其流动距离不能过长，熔体须快速充填型腔，以保证玻纤均匀分散，不发生淤积分层而形成“浮纤”。



因此浇注系统设计的基本原则是流道截面宜大，流程宜平直而短。应采用粗短的主流道、分流道和粗大浇口，浇口可以是薄片式、扇形及环形，亦可采用多浇口形式，以使料流混乱、玻纤扩散、减少取向性。



而且要求有良好的排气功能，能及时排出因玻纤表面处理剂挥发产生的气体，以免造成熔接不良、缺料及烧伤等缺陷。



对于该把手面盖模具的浇注系统，其较长的流道流程，是造成“浮纤”现象严重的一个因素，但这是模具结构的需要，不能将其缩短，因此只有对流道截面尺寸及浇口形式和尺寸进行调整。浇口改为扇形浇口，浇口和流道尺寸则在试模过程中逐渐加大。



另外需要注意的是，“浮纤”易于在塑件壁厚较大的部位出现，这是因为熔体在该处流动速度梯度较大，熔体流动时其中心速度高，而靠近型腔壁面处速度低，使得玻纤浮露的趋势加剧，相对速度更慢，发生滞留堆积而形成“浮纤”。因此，应尽量使塑件各处壁厚均匀，并避免尖角、缺口，保证熔体流动顺畅。



B、注射成型工艺条件的优化

制定合适的成型工艺条件，对于改善“浮纤”现象至关重要。注射成型工艺各要素对玻纤增强塑料制品的影响各有不同，下面就一些可遵循的基本规律分别进行介绍。



C、温度

首先是料筒温度。由于玻纤增强塑料的熔融指数比非增强塑料低30%～70%，流动性较差，因此料筒温度较一般情况应高出10~30℃。提高料筒温度，可使熔体粘度降低，改善流动性，避免填充及熔接不良，而且有利于加大玻纤分散性和减小取向性，获得较低的制品表面粗糙度。



但料筒温度并不是越高越好，温度过高会加大尼龙聚合物氧化和降解的趋势，轻微时会发生颜色变化，严重时则产生焦化发黑。



在设置料筒温度时，应使加料段温度比常规要求略高些，稍低于压缩段即可，以利用其预热效果，降低螺杆对玻纤所产生的剪切作用，减少局部粘度的差异及对玻纤表面的破坏，保证玻纤与树脂之间的粘结强度。PA66＋33％GF的熔融温度为275~280℃，最高温度不要超过300℃，其料筒温度可在此范围内选取。



其次是模具温度。模具与熔体之间的温差不宜太大，防止熔体充填时玻纤遇冷在表面淤积，形成“浮纤”，因此需采用较高的模具温度，这对于提高熔体充模性能、增加熔接痕强度、改善制品表面光洁度、减少取向和变形也是有利的。



但模具温度愈高，冷却时间愈久，成型周期延长,生产率降低，而且成型收缩率加大，故也不是越高越好。



模具温度的设置，还要考虑树脂品种、模具结构、玻纤含量等情况，在型腔复杂、玻纤含量高、充模困难时，模具温度应适当提高些。对于材料为PA66＋33％GF的汽车把手面盖，我们选择的模具温度为110℃。



D、压力

注射压力对玻纤增强塑料的成型影响很大，较高的注射压力有利于充填，提高玻纤分散性，降低制品收缩率，但会增加剪切应力和取向，容易造成翘曲变形，脱模困难，甚至导致溢边问题，因此欲改善“浮纤”现象，需在稍高于非增强塑料注射压力的基础上，根据具体情况适当加大。



注射压力的选择除与制品的璧厚、浇口尺寸等因素有关外，也与玻纤含量和形态有关，一般玻纤含量愈高，玻纤长度愈长，注射压力应愈大。



螺杆背压大小对于玻纤在熔体中的均匀分散、熔体的流动性、熔体的密实度、制品的外观质量和机械物理性能均有重要的影响，通常采用稍高的背压比较有利，有助于改善“浮纤”现象。



但过高的背压会对长纤产生较大的剪切作用，使熔体易于因过热而降解，导致变色及力学性能变差。因此将背压设置得比非增强塑料略高些即可。



E、注射速度

采用较快的注射速度，可改善“浮纤”现象。提高注射速度，使玻纤增强塑料快速充满模腔，玻纤沿流动方向作快速轴向运动，有利于增加玻纤的分散性、减少取向性、提高熔接痕强度和制品的表观光洁度，但要注意避免因注射速度过快,在喷嘴口或浇口处发生"喷射"现象，形成蛇形纹缺陷，影响塑件外观。



F、螺杆转速

玻纤增强塑料塑化时，螺杆转速不宜过高，避免摩擦剪切力过大而对玻纤造成伤害，破坏玻纤表面界面状态，降低玻璃纤维与树脂之间粘合强度，加剧“浮纤”现象，特别是当玻纤较长时，会因部分玻纤断裂而出现长短不均现象，造成塑件各处强度不等，制品力学性能不稳定。



通过以上分析，可知采用高料温、高模温、高压、高速、低螺杆转速注射，对改善“浮纤”现象比较有利。

解决方法

A、模具浇注系统的调整

模具浇注系统与“浮纤”现象的形成密切相关。针对玻纤增强塑料流动性差，而且玻纤与树脂两种组分的流动性不一致的特性，其流动距离不能过长，熔体须快速充填型腔，以保证玻纤均匀分散，不发生淤积分层而形成“浮纤”。



因此浇注系统设计的基本原则是流道截面宜大，流程宜平直而短。应采用粗短的主流道、分流道和粗大浇口，浇口可以是薄片式、扇形及环形，亦可采用多浇口形式，以使料流混乱、玻纤扩散、减少取向性。



而且要求有良好的排气功能，能及时排出因玻纤表面处理剂挥发产生的气体，以免造成熔接不良、缺料及烧伤等缺陷。



对于该把手面盖模具的浇注系统，其较长的流道流程，是造成“浮纤”现象严重的一个因素，但这是模具结构的需要，不能将其缩短，因此只有对流道截面尺寸及浇口形式和尺寸进行调整。浇口改为扇形浇口，浇口和流道尺寸则在试模过程中逐渐加大。



另外需要注意的是，“浮纤”易于在塑件壁厚较大的部位出现，这是因为熔体在该处流动速度梯度较大，熔体流动时其中心速度高，而靠近型腔壁面处速度低，使得玻纤浮露的趋势加剧，相对速度更慢，发生滞留堆积而形成“浮纤”。因此，应尽量使塑件各处壁厚均匀，并避免尖角、缺口，保证熔体流动顺畅。



B、注射成型工艺条件的优化

制定合适的成型工艺条件，对于改善“浮纤”现象至关重要。注射成型工艺各要素对玻纤增强塑料制品的影响各有不同，下面就一些可遵循的基本规律分别进行介绍。



C、温度

首先是料筒温度。由于玻纤增强塑料的熔融指数比非增强塑料低30%～70%，流动性较差，因此料筒温度较一般情况应高出10~30℃。提高料筒温度，可使熔体粘度降低，改善流动性，避免填充及熔接不良，而且有利于加大玻纤分散性和减小取向性，获得较低的制品表面粗糙度。



但料筒温度并不是越高越好，温度过高会加大尼龙聚合物氧化和降解的趋势，轻微时会发生颜色变化，严重时则产生焦化发黑。



在设置料筒温度时，应使加料段温度比常规要求略高些，稍低于压缩段即可，以利用其预热效果，降低螺杆对玻纤所产生的剪切作用，减少局部粘度的差异及对玻纤表面的破坏，保证玻纤与树脂之间的粘结强度。PA66＋33％GF的熔融温度为275~280℃，最高温度不要超过300℃，其料筒温度可在此范围内选取。



其次是模具温度。模具与熔体之间的温差不宜太大，防止熔体充填时玻纤遇冷在表面淤积，形成“浮纤”，因此需采用较高的模具温度，这对于提高熔体充模性能、增加熔接痕强度、改善制品表面光洁度、减少取向和变形也是有利的。



但模具温度愈高，冷却时间愈久，成型周期延长,生产率降低，而且成型收缩率加大，故也不是越高越好。



模具温度的设置，还要考虑树脂品种、模具结构、玻纤含量等情况，在型腔复杂、玻纤含量高、充模困难时，模具温度应适当提高些。对于材料为PA66＋33％GF的汽车把手面盖，我们选择的模具温度为110℃。



D、压力

注射压力对玻纤增强塑料的成型影响很大，较高的注射压力有利于充填，提高玻纤分散性，降低制品收缩率，但会增加剪切应力和取向，容易造成翘曲变形，脱模困难，甚至导致溢边问题，因此欲改善“浮纤”现象，需在稍高于非增强塑料注射压力的基础上，根据具体情况适当加大。



注射压力的选择除与制品的璧厚、浇口尺寸等因素有关外，也与玻纤含量和形态有关，一般玻纤含量愈高，玻纤长度愈长，注射压力应愈大。



螺杆背压大小对于玻纤在熔体中的均匀分散、熔体的流动性、熔体的密实度、制品的外观质量和机械物理性能均有重要的影响，通常采用稍高的背压比较有利，有助于改善“浮纤”现象。



但过高的背压会对长纤产生较大的剪切作用，使熔体易于因过热而降解，导致变色及力学性能变差。因此将背压设置得比非增强塑料略高些即可。



E、注射速度

采用较快的注射速度，可改善“浮纤”现象。提高注射速度，使玻纤增强塑料快速充满模腔，玻纤沿流动方向作快速轴向运动，有利于增加玻纤的分散性、减少取向性、提高熔接痕强度和制品的表观光洁度，但要注意避免因注射速度过快,在喷嘴口或浇口处发生"喷射"现象，形成蛇形纹缺陷，影响塑件外观。



F、螺杆转速

玻纤增强塑料塑化时，螺杆转速不宜过高，避免摩擦剪切力过大而对玻纤造成伤害，破坏玻纤表面界面状态，降低玻璃纤维与树脂之间粘合强度，加剧“浮纤”现象，特别是当玻纤较长时，会因部分玻纤断裂而出现长短不均现象，造成塑件各处强度不等，制品力学性能不稳定。



通过以上分析，可知采用高料温、高模温、高压、高速、低螺杆转速注射，对改善“浮纤”现象比较有利。