玻纖增強材料浮纖現象改善建議
GF玻纖增強塑料注射成型時,各機構運行基本正常,但制品出現了比較嚴重的外觀質量問題,表面產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重,這種現象俗稱“浮纖”,對于外觀要求高的塑件是不能接受的。原因分析“浮纖”現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件表面形成放射狀的白色痕跡,當塑件為黑色時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方面:
1.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里,于是形成了玻纖外露現象;
2.由于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力作用,會造成局部黏度的差異,同時又會破壞玻纖表面的界面層,熔體黏度愈小,界面層受損愈嚴重,玻纖與樹脂之間的粘結力也愈小,當粘結力小到一定程度時,玻纖便會擺脫樹脂基體的束縛,逐漸向表面累積而外露;
3.塑料熔體注入型腔時,會形成“噴泉”效應,即玻纖會由內部向外表流動,與型腔表面接觸,由于模具型面溫度較低,質量輕、冷凝快的玻纖被瞬間凍結,若不能及時被熔體充分包圍,就會外露而形成“浮纖”。因此,“浮纖”現象的形成,不僅與塑料材料組成和特性有關,而且與成型加工過程有關,有著較大的復雜性和不確定性。
以下為GF增強PBT材料浮纖問題改善建議:
配方優(yōu)化:
比較傳統(tǒng)的方法是在成型材料中加入塑料改性增韌劑、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或進口的防玻纖外露劑等,通過這些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,增加界面粘接強度,減少玻纖與樹脂的分離,從而改善玻纖外露現象。其中有的使用效果較好,但是大多價錢不菲,增加了生產成本,而且對材料的力學性能也會有影響,例如較常用的液體硅烷偶聯(lián)劑,就存在加入后難以分散,塑料容易結塊成團的問題,會造成設備喂料不均勻,玻纖含量分布不均勻,進而導致制品的力學性能不均勻。
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,實現改善“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,并且價格較低,但不足之處是使材料抗沖擊性能下降。
玻纖增強PET材料注塑工藝優(yōu)化建議:
事實上,“浮纖”問題還可通過成型工藝來改善。注射成型工藝各要素對玻纖增強塑料制品的影響各有不同,下面就一些可遵循的基本規(guī)律分別進行介紹。
1>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高出10~30℃。提高料筒溫度,可使熔體黏度降低,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。但料筒溫度并不是越高越好,溫度過高會加大聚合物氧化和降解的趨勢,輕微時會發(fā)生顏色變化,嚴重時則產生焦化發(fā)黑。在設置料筒溫度時,應使加料段溫度比常規(guī)要求略高些,稍低于壓縮段即可,以利用其預熱效果,降低螺桿對玻纖所產生的剪切作用,減少局部黏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強度。
2>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,冷卻時間愈久,成型周期延長,生產率降低,而且成型收縮率加大,故也不是越高越好。模具溫度的設置還要考慮樹脂品種、模具結構、玻纖含量等情況,在型腔復雜、玻纖含量高、充模困難時,模具溫度應適當提高些。
3>注射壓力:
注射壓力對玻纖增強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,但會增加剪切應力和取向,容易造成翹曲變形,脫模困難,甚至導致溢邊問題,因此欲改善“浮纖”現象,需在稍高于非增強塑料注射壓力的基礎上,根據具體情況適當加大。注射壓力的選擇除與制品的璧厚、澆口尺寸等因素有關外,也與玻纖含量和形態(tài)有關,一般玻纖含量愈高,玻纖長度愈長,注射壓力應愈大。
4>背壓:
螺桿背壓大小對于玻纖在熔體中的均勻分散、熔體的流動性、熔體的密實度、制品的外觀質量和物理力學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”現象。但過高的背壓會對長纖產生較大的剪切作用,使熔體易于因過熱而降解,導致變色及力學性能變差。因此將背壓設置得比非增強塑料略高些即可。
5>注射速度:
采用較快的注射速度,可改善“浮纖”現象。提高注射速度,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、減少取向性、提高熔接痕強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"現象,形成蛇形紋缺陷,影響塑件外觀。
6>螺桿轉速:
玻纖增強塑料塑化時,螺桿轉速不宜過高,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),降低玻纖與樹脂之間粘合強度,加劇“浮纖”現象,特別是當玻纖較長時,會因部分玻纖斷裂而出現長短不均現象,造成塑件各處強度不等,制品力學性能不穩(wěn)定。
工藝總結:
通過以上分析,可知采用高料溫、高模溫、高注射壓力和背壓、高注射速度、低螺桿轉速注射,對改善“浮纖”現象比較有利。
主營:GF玻纖增強尼龍/PBT/PC/PET/POM,菲利普K膠,黑色高光ABS/瓷白ABS材料,TR90透明尼龍樹脂/TR90副牌料/黑色高光尼龍樹脂,PP秸稈料/PP阻燃顆粒,導電聚乙烯/導電PVC/輻照膠料PVC/TPE導電線纜料,塑料改性增韌劑/玻纖改性相容劑。