注塑產(chǎn)品浮纖缺陷產(chǎn)生原因及改善手段
玻纖增強塑膠注塑生產(chǎn)過程中,浮纖屬于十分常見的外觀缺陷,表現(xiàn)為產(chǎn)品表面玻纖裸露,纖維呈白點、細毛絲狀分布在塑件表層,會直接破壞外觀質(zhì)量,同時降低表面噴涂、電鍍附著力,嚴重時還會影響產(chǎn)品耐磨與抗疲勞性能。浮纖的形成本質(zhì)是玻纖與樹脂基體發(fā)生分離,玻纖沖破樹脂層暴露在產(chǎn)品表面,該缺陷會受到原料配方、料筒工藝、模具結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)多重因素共同影響,多維度排查調(diào)整才能夠?qū)崿F(xiàn)有效改善。
一、原料體系本身帶來的浮纖誘因
玻纖與樹脂基體的相容性好壞,是決定浮纖發(fā)生概率的基礎(chǔ)條件。玻纖表面處理不佳,偶聯(lián)劑涂層不足或者失效,會造成樹脂對玻纖浸潤效果變差,熔融狀態(tài)下樹脂無法完整包裹玻纖纖維,剪切流動過程中兩相容易發(fā)生分離,成型后玻纖就會向外析出到產(chǎn)品表面。玻纖長度同樣會影響缺陷表現(xiàn),過長的玻纖在螺桿剪切作用下更容易掙脫樹脂包裹,短切玻纖相對更容易獲得良好外觀,但玻纖過短又會造成產(chǎn)品力學(xué)性能下降?;亓戏磸?fù)回收粉碎會進一步切碎玻纖,同時破壞玻纖表面偶聯(lián)層,回料摻混比例過高,新舊料玻纖狀態(tài)不一致,生產(chǎn)過程浮纖出現(xiàn)概率會明顯上升。部分牌號助劑、潤滑劑添加量失衡,過多外潤滑劑會降低樹脂和玻纖之間結(jié)合力,也會加劇浮纖現(xiàn)象。

二、注塑工藝參數(shù)不當(dāng)引發(fā)浮纖問題
料筒溫度設(shè)置不合理是現(xiàn)場生產(chǎn)浮纖的重要誘因,料溫過低時樹脂熔融不完全,熔體粘度偏高,樹脂流動性不足,不能夠充分包覆玻纖;料溫過高會造成樹脂基體發(fā)生熱降解,樹脂強度下降,流動過程難以束縛玻纖,兩種情況都會增大浮纖風(fēng)險。螺桿轉(zhuǎn)速與背壓直接決定螺桿對熔料的剪切強度,螺桿轉(zhuǎn)速過高會帶來強烈剪切,大量玻纖被從樹脂基體剝離,背壓過大同樣會加劇剪切作用,造成大量玻纖外露,而背壓過低又會出現(xiàn)塑化混煉不足,玻纖分散不均勻。注射速度設(shè)置不合理同樣會帶來浮纖,高速充填狀態(tài)下熔體產(chǎn)生噴射效應(yīng),熔體流動出現(xiàn)湍流,樹脂與玻纖發(fā)生相分離,玻纖被推向產(chǎn)品表層;射速過慢則熔體冷卻過快,樹脂來不及包裹玻纖就完成定型。另外,模溫偏低,熔體進入型腔快速冷卻固化,樹脂流動能力快速衰減,玻纖來不及被樹脂覆蓋就凍結(jié)在塑件表面,加重浮纖不良。
三、模具與澆口流道結(jié)構(gòu)造成浮纖現(xiàn)象
澆口形式與尺寸會改變?nèi)垠w進入型腔的流動狀態(tài),小尺寸澆口會產(chǎn)生極強的剪切效果,熔體經(jīng)過澆口時樹脂和玻纖發(fā)生分離,玻纖優(yōu)先沖向產(chǎn)品壁面形成浮纖。澆口位置不合理,熔體流動路徑過長,流動過程持續(xù)受到剪切作用,也會放大浮纖缺陷。流道截面過小,熔體在流道內(nèi)部承受過高剪切,加劇兩相分離;流道轉(zhuǎn)角位置尖銳,熔體流動發(fā)生紊流,同樣會誘發(fā)浮纖。模具排氣設(shè)計不足,型腔內(nèi)部氣體無法順利排出,氣體裹挾玻纖停留在產(chǎn)品表層,形成局部浮纖白點。型腔表面拋光狀態(tài)較差,細微劃痕會掛住玻纖纖維,讓玻纖滯留附著在產(chǎn)品表面,造成固定位置浮纖反復(fù)出現(xiàn)。
四、針對性改善浮纖缺陷的實施手段
優(yōu)化原料體系管控,優(yōu)先選用經(jīng)過良好偶聯(lián)處理的玻纖改性原料,兼顧力學(xué)與外觀要求,合理把控玻纖原始長度,管控回料添加比例,回料占比盡量控制在 20% 以內(nèi),回料避免多次反復(fù)回收,必要時添加適配的相容劑,改善樹脂對玻纖的浸潤包裹效果,潤滑劑按照材料牌號規(guī)范添加,不可隨意加大用量。

調(diào)整成型工藝參數(shù),料筒溫度按照材料牌號規(guī)范區(qū)間設(shè)置,保證樹脂充分熔融同時規(guī)避過熱降解,適度降低螺桿轉(zhuǎn)速,減小剪切強度,背壓控制在合理區(qū)間,保障混煉均勻的前提下不要盲目加大背壓。注射速度采用多級控制,澆口位置降低射速,避免澆口處高剪切,進入型腔后再提升充填速度,減少噴射與湍流現(xiàn)象。適度提高模具溫度,延緩熔體表層冷卻速度,讓樹脂有足夠流動時間包裹玻纖,冷卻速率放緩可以有效減少表層玻纖析出。
優(yōu)化模具澆口流道結(jié)構(gòu),適度放大澆口截面尺寸,降低澆口位置剪切強度,優(yōu)先選用扇形澆口、膜狀澆口等低剪切澆口類型,減少點狀小澆口使用。擴大流道截面,流道轉(zhuǎn)角全部做圓弧過渡,消除尖銳轉(zhuǎn)角帶來的紊流,合理規(guī)劃澆口位置縮短熔體流動距離。完善模具排氣,在充填末端、熔接痕位置增設(shè)排氣槽,及時排出型腔內(nèi)部氣體,對型腔表面做精細拋光處理,消除表面劃痕,防止勾掛玻纖纖維。在條件允許的產(chǎn)品上,也可以采用提高鎖模壓力,優(yōu)化排氣逸出條件輔助改善浮纖。
五、總結(jié)
浮纖缺陷根源是樹脂基體與玻纖發(fā)生兩相分離,原料浸潤效果、螺桿剪切強度、熔體流動狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)條件共同決定缺陷嚴重程度。改善浮纖不可以只依靠單一參數(shù)調(diào)整,優(yōu)先確認原料品質(zhì),再從降低螺桿剪切強度,優(yōu)化注射速度曲線,合理調(diào)整料溫模溫入手,同時對澆口流道排氣結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,兼顧產(chǎn)品外觀與力學(xué)性能。實際生產(chǎn)過程中,很多浮纖是工藝與模具疊加造成,需要逐項排除,平衡外觀、強度與生產(chǎn)周期,實現(xiàn)玻纖增強產(chǎn)品穩(wěn)定量產(chǎn)。
