注射成型表面浮纤什么原因?
玻纤增强材料在塑料工业领域已经相当成熟,但是由于玻纤与树脂相容性的问题,在制品表面会产生“浮纤”现象,严重影响制品的外观,导致制品报废。之前也看有知友在问表面浮纤现象的解决,所以下面也将从工艺和原料两个方面来探讨表面浮纤现象的解决方案。
玻纤增强材料在塑料工业领域已经相当成熟,但是由于玻纤与树脂相容性的问题,在制品表面会产生“浮纤”现象,严重影响制品的外观,导致制品报废。之前也看有知友在问表面浮纤现象的解决,所以下面也将从工艺和原料两个方面来探讨表面浮纤现象的解决方案。
”表面浮纤“现象的原理
表面浮纤究其本质,还是树脂与玻纤相容性差,界面作用力太低;同时还有加工工艺对于制品的浮纤现象也有很大的影响。一般来说,在注射过程较容易出现浮纤。
首先:“喷泉效应”,粘流态物料在通过喷嘴进入模腔过程中,树脂和玻纤的流动性不同,相容性有差异,导致玻纤由熔体内部向外部流动,当玻纤接触到温度较低的型腔时会迅速冷却,冻结,若熔体不能及时补充,就会在表面形成浮纤区域;所以改善两者相容性,提高熔体流动性,降低熔体流动性差异是改善表面浮纤现象重要手段。
再者:剪切作用,塑料熔体在流道,喷嘴,浇口以及螺杆中会受到强烈剪切,局部粘度出现差异,粘度小的表面在剪切作用下易被破坏,表面层受损,这时玻纤与树脂的界面作用力又会进一步降低,达到一定程度,玻纤与树脂分离,逐步向表面迁移,累积,最终形成“浮纤”;所以降低流道剪切,降低螺杆转速也是改善浮纤现象重要手段。
“表面浮纤”解决方案
1、加入相容剂、分散剂、润滑剂
相容剂可以有效提高树脂与玻纤的界面作用力,改善两者相容效果;常见的相容剂有硅烷偶联剂,马来酸酐改性相容剂,硅酮粉,硬脂酸类润滑剂,还有一些防玻纤外露剂。
其中硅烷偶联剂(RSiX3)的选择要恰当,根据X的不同,硅烷偶联剂可以分为乙烯基硅烷 、 氨基硅烷 、 甲基丙烯酰氧基硅烷等,这些基团可以水解,当与玻纤接触时,由于玻纤表面含有大量的亲水基团,可以与X反应,形成较强的界面作用力。 需要注意的是, 硅烷偶联剂通常为液体, 在塑料中难以分散, 容易在料斗中聚集结块成团, 造成喂料不均匀, 导致玻纤含量误差, 制品力学性能不均衡。
马来酸酐改性相容剂:为一种高分子相容剂,通过在高分子链上引入强极性基团,可以有效改善复合材料的相容性;常见的有MPP,MPE。当树脂基体为聚烯烃时,这类相容剂可以非常高效的改善聚烯烃与玻纤的相容性,明显改善浮纤现象。
硅酮粉,硬脂酸类润滑剂,有较好的表面润滑效果,一般配合相容剂使用。但这个硅酮粉价格较高,70-80元/Kg。
东莞市胜浩塑胶的防玻纤外露剂(抗浮纤剂)这类材料兼具相容剂与润滑剂的作用,可以有效改善玻纤与树脂基体的相容效果,提高材料的表面光洁度,提高熔体的流动性,降低螺杆扭矩,热稳定性也比较好,具体来电咨询。也有尼龙流变剂(融指提升剂)提高流动速率,从而降低尼龙粘螺杆问题并可抑制PA66玻纤外露情况。
2、空心玻璃微珠
空心玻璃微球,为一种无机非金属功能材料,为中空材料,内部含有N2和CO2,这类材料有极好的流动性和分散性,在PA增强材料中有较多的应用,可以有效改善玻纤增强材料表面浮纤现象,但过多的加入玻璃微珠会降低材料的抗冲性能,一般在生产中可以才有玻纤30%,玻璃微珠10%。
3、工艺条件对浮纤现象的影响
温度:①料筒温度:玻纤增强树脂的MFR一般比纯树脂低30%-70%,具体取决于玻纤的填充量,可见玻纤的加入会极大的降低熔体的流动性,为了改善流动性,一般玻纤增强材料的料筒温度高于纯树脂加工温度10-30℃,这样可以降低熔体粘度,提高玻纤的分散,降低“喷泉现象”,使浮纤现象改善。②模温:一般来说,模温与料温相差越小,浮纤现象越弱,同时制品表面光洁度也会提高,但是成型周期会增加。例如PA66+30%的GF的制品,设置模温在110℃。
a、压力:①注射压力:一般来说,稍高的注射压力能够使熔体快速充模,降低玻纤的表面淤积现象,改善表面浮纤现象,同时改善熔体表面性能,减少熔接痕,提高熔接强度;但注射压力不可太高,否则会出现飞边,溢料,同时材料内部取向较高,内应力大,易产生翘曲。所以一般玻纤增强材料的注射压力越高于纯树脂的注射压力。②螺杆背压:螺杆背压大一点有利于提高熔体的塑化程度,改性玻纤在树脂中的分散程度,改善浮纤现象。
b、注射速度:稍快的注射速度有利于物料快速充模,降低玻纤因“喷泉效应”在表面的淤积,改善浮纤现象;但注射速度也不可过快,防止产生喷射现象,影响制品表面质量。
c、螺杆转速:螺杆转速不宜过高,防止剪切过强,破坏玻纤与树脂的界面粘结强度,加剧浮纤现象。特别是对于长玻纤增强材料,在高剪切作用下,还会导致玻纤受剪切变短,出现长短不一现象,力学性能不稳定。
总之,浮纤现象的改善,你得从材料,工艺,模具流道设计等多个方面考量,具体问题具体分析,本文主要是一些改善浮纤现象的方向。本文未能给出十分详细的工艺参数,主要是不同树脂的工艺条件不同,同时作者的经验有限,只愿在未来接触到更多实际加工问题,以提供更佳详细的参数设定数据,更多浮纤问题请来电咨询——东莞市胜浩塑胶原料有限公司