在玻纖增強塑料注射成型過程中,浮纖現象經常出現。浮纖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。那么,如何解決浮纖現象呢?
傳統的方法是在成型材料中加入增容劑、分散劑、潤滑劑和防玻纖外露劑等添加劑。但這些添加劑大多價格不菲,不僅增加了生產成本,而且也可能影響材料的力學性能。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的特點,實現改善浮纖的目的,但不足之處是使材料的沖擊性能下降。
事實上,解決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不相同,下面進行簡單介紹。
溫度
首先是料筒溫度。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。注意:料筒溫度并不是越高越好,過高會加大基體材料氧化和降解的趨勢, 輕微時會發生顏色變化, 嚴重時則產生焦化發黑。在設置料筒溫度時,應使加料段溫度比常規要求略高些,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。
其次是模具溫度。模具與熔體之間的溫差不宜太大,以防止熔體充填時玻纖遇冷在表面淤積而形成浮纖,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、改善制品表面粗糙度、減小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。
壓力
注塑壓力對玻纖增強塑料的成型影響很大,較高的注塑壓力有利于充填,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,應在稍高于非增強塑料注塑壓力的基礎上適當加大。注塑壓力的選擇除與制品壁厚、澆口尺寸等因素有關外,還與玻纖含量和形態有關,一般玻纖含量愈高,玻纖長度愈長,注塑壓力應愈大。
螺桿背壓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,通常稍高的背壓有助于改善浮纖現象。但過高的背壓會對長玻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。
注射速率
采用較快的注射速率可改善浮纖現象。這是因為提高注射速率,可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、減小取向性、提高熔接痕強度和降低制品的表面粗糙度。但要注意避免因注射速率過快而在噴嘴口或澆口處發生“噴射”現象,形成蛇形紋缺陷,影響塑料件外觀。
螺桿轉速
玻纖增強塑料塑化時,螺桿轉速不宜過高,以避免摩擦剪切力過大而對玻纖造成傷害,破壞玻纖表面狀態,降低玻纖與樹脂之間的粘結強度,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,造成塑料件各處強度不等、力學性能不穩定。
通過以上分析可知,采用高料溫、高模溫、高壓、高注射速率、低螺桿轉速注射,對改善浮纖現象比較有利。