PA用玻璃纖維(GF)增強改性后，其強度、硬度、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定性、耐蠕變性等均有很大提高。玻纖在PA樹脂基體中的分散性與粘結(jié)強度對產(chǎn)品性能影響很大。在實際生產(chǎn)過程中，玻纖增強PA注射成型制品常存在各種缺陷，小編現(xiàn)對玻纖增強PA的注塑工藝流程及產(chǎn)生缺陷的原因和解決方法進行分析。
玻纖尼龍汽車進氣歧管，伊德爾
一、玻纖增強尼龍注塑工藝流程
在塑料原材料、注塑機和模具確定之后，注塑工藝參數(shù)的選擇和控制是保證制件質(zhì)量的關鍵。完整的注塑工藝過程，按其先后順序應包括成型前的準備、注射過程、制件的后處理等。
1.成型前的準備
成型前的準備為使注射過程能順利進行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應進行一些必要的準備工作。
1)原料性能確認
塑料原料的性能與質(zhì)量將直接影響塑料制件的質(zhì)量。
2)原料的預熱和干燥
在塑料成型加工過程中，原料中殘余的水分會汽化成水蒸氣，留存在制件的內(nèi)部或表面，形成銀絲、斑紋、氣泡、麻點等缺陷。而且水分及其它易揮發(fā)的低分子化合物也會在高熱、高壓的加工環(huán)境中起催化作用，使PA發(fā)生交聯(lián)或降解，影響表面質(zhì)量，也會使性能嚴重下降。常用的干燥方法主要有熱風循環(huán)干燥、真空干燥、紅外線干燥等。
2.注射過程
注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個步驟。
1)加料
由于注射成型是一個間歇過程，因而需定量(定容)加料，以保證操作穩(wěn)定，塑料塑化均勻。
2)塑化
加入的塑料在料筒中加熱，由固體顆粒轉(zhuǎn)化成粘流態(tài)并且具有良好可塑性的過程稱為塑化。
3)注射
不論采用何種形式的注塑機，注塑過程均可分為充模、保壓、倒流等幾個階段。
4)澆口凍結(jié)后的冷卻
當澆口系統(tǒng)的熔料已經(jīng)凍結(jié)后，繼續(xù)保壓已不再需要，因此可退回柱塞或螺桿，卸除料筒內(nèi)塑料的壓力，并加入新料，同時通入冷卻水、油或空氣等冷卻介質(zhì)，對模具進行進一步的冷卻，這一階段稱為澆口凍結(jié)后的冷卻。
5)脫模
制件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機構(gòu)的作用下將制件推出模外。
3.制件后處理
后處理是指對注射成型所得到的制件進行進一步穩(wěn)定其性能或提高其性能的工藝過程，通常包括熱處理、調(diào)濕處理、后加工等。
二、加工中出現(xiàn)的缺陷
在注塑加工過程中可能由于原料處理不好、制品或模具設計不合理、操作人員沒有掌握合適的工藝操作條件或者因機械方面的原因，常常使制品產(chǎn)生很多缺陷。在生產(chǎn)玻纖增強PA時最容易出現(xiàn)的就是表面外觀不良，主要為玻纖外露、燒焦、料花、凹痕、銀紋、波紋、溢邊等。
1.玻纖外露
玻纖相對于PA的流動性要差很多，而物料在模具中的流動是以從夾層中間往前流，兩邊往外翻動的方式流動的，所以流動性好的肯定是跑到前面，而流動性不好的就會停留在模具表面。一般采取以下措施可以降低露纖的比例:
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增加射膠速度。增加速度后，玻纖和PA雖然流動速度不同，但相對于高速射膠而言，這個相對速度差的比例就很小了。
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提高模具溫度。提高模具溫度就是為了減少玻纖和模具的接觸阻力，讓玻纖和PA的速度差盡量變小，并且讓物料流動時的中間層盡量厚，兩邊的殼層盡量薄。
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降低計量室溫度，減少溶膠量。這樣是讓PA和玻纖分離的可能性盡量降低。
圖 玻纖外露（圖片來源于LCPbuy）
2.燒焦
在填充過程中，模具型腔內(nèi)除原有空氣外，還有在成型過程中形成的揮發(fā)氣體，高速注射時氣體被壓縮產(chǎn)生高溫，易引起制件局部炭化或燒焦。引起燒焦的原因如下:
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模具排氣不良；
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成型溫度太高；
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注射速度太高；
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注塑壓力太高；
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原料中水分含量太高。
生產(chǎn)中應根據(jù)具體原因采取相應的改進措施。
3.料花
料花是因為GF成團。如果需要得到高質(zhì)量的GF增強PA，建議用雙螺桿擠出機造粒，對于GF的選擇，可以選用PA專用增強GF，同時加入偶聯(lián)劑或增容劑，接枝類型的增容劑加入量在3%左右。還可以加入0.6%左右的硅酮系列助劑，表面效果會大大提高。
圖 料花（圖片來自論壇）
4.凹痕
引起凹痕的可能原因及其解決方法如下:
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填充入料不足或加料量不夠，應增加加料或打開下料口閘板；
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澆口位置不當或澆口不對稱，應根據(jù)具體情況予以調(diào)整；
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分流道、澆口不足或太小，應增多分流道和增大澆口尺寸；
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制品壁厚不均勻，應對模具進行修改或增加注塑壓力。
圖 凹痕（圖片來自網(wǎng)絡）
5.玻纖銀紋
加入了玻纖的制件表面部分出現(xiàn)金屬亮點等銀紋缺陷，尤其是凸起部分料流區(qū)及流體再次會合的接合線附近。引起銀紋的原因及解決方法如下:
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注射速度太低，應增加注射速度，考慮用多級注射(先慢-后快)；
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模具溫度太低，應增加模具溫度；
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熔料溫度太低，應增加料筒溫度，增加螺桿背壓；
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熔料溫度變化大，應增加螺桿背壓，降低螺桿速度，使用較長的料筒以縮短行程。
6.波紋
引起波紋的可能原因及其解決方法如下:
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澆口小，導致膠料在模腔內(nèi)有噴射現(xiàn)象，應修改澆口尺寸或降低射膠壓力；
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流道曲折，狹窄，粗糙度差，供應膠料不足，應修改流道和降低其粗糙度，使膠料供應充足；
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制件切面厚薄不均勻，面積大，形狀復雜，應設置制件使切面厚薄一致，或去掉制件上的突盤和凸起的線條；
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模具冷卻系統(tǒng)不當或模具溫度低，應調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)或增加模具溫度；
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熔料溫、模具或噴嘴溫度低，應增加熔膠筒溫度和射嘴溫度；
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注塑壓力、速度設置太小，應增加相應參數(shù)設定值。
7.溢邊
沿分型線的地方或模具密封面會出現(xiàn)薄薄的飛邊。在多數(shù)情況下，溢邊的產(chǎn)生是因為在注射和保壓的過程中機器的合模力不夠，無法沿分型線將模具鎖緊并密封。如果模腔內(nèi)有地方壓力很高，此處模具變形就有可能造成溢模。在高的成型溫度和注射速度條件下，熔料在流道末端仍能充分流動，如果模具沒有鎖緊就會產(chǎn)生溢邊?？刹扇〉拇胧┤缦?
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增加鎖模力；
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降低注射速度，采用多級注射(快-慢)；
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早一點保壓切換；
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降低料筒溫度；
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降低模壁溫度；
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降低保壓壓力。
三、結(jié)語
工藝設計對正確設定加工工藝，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量起著關鍵作用。通過合理工藝條件的選擇與控制，可以大大減少GF增強PA制品缺陷的產(chǎn)生。
注：文檔資料來源于《工程塑料應用》雜志 艾邦高分子團隊整理編輯
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演講時間 |
演講議題 |
報告單位 |
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8:50- 9:00 |
開場介紹 |
艾邦高分子 江耀貴 創(chuàng)始人 |
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9:00- 9:30 |
奧升德Starflam?新型阻燃尼龍為高低壓電子電氣設備保駕護航 |
奧升德 盧瑜 亞太區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理 |
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9:30- 10:00 |
熱塑性聚酰胺彈性體開發(fā)及應用 |
鄭州大學 付鵬 材料科學與工程學院副教授 |
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10:00- 10:30 |
協(xié)同創(chuàng)新-ELASTAMINE?聚醚胺賦予尼龍增韌、抗靜電等特性 |
亨斯邁功能產(chǎn)品 張瑜 高級研究員 |
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10:30- 11:00 |
茶歇 |
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11:00- 11:30 |
尼龍材料在軌道交通中的應用 |
時代工塑 胡天輝 總工 |
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11:30- 12:00 |
手機/筆電等消費電子連接器對尼龍的需求 |
富士康 張工 材料開發(fā)主管 |
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12:00- 13:30 |
午餐 |
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13:30- 14:00 |
高溫尼龍的現(xiàn)狀與趨勢 |
廣東龍杰 涂坤坤 高級經(jīng)理 |
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14:00- 14:30 |
高性能尼龍材料在高效內(nèi)燃機和新能源汽車的應用 |
馬勒汽車 王道遠 生產(chǎn)技術與設備開發(fā)總監(jiān) |
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14:30- 15:00 |
輻射技術在改性尼龍中的應用 |
中科院上海應用物理研究所 吳國忠 研究員 |
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15:00- 15:30 |
新能源汽車充電口對PA/GF材料的選用要求 |
ITW 鐘鴻鵬 材料高級工程師 |
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15:30- 16:00 |
茶歇 |
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16:00- 16:30 |
PA6I在改性工程塑料中的應用 |
山東祥龍 李天津 副總經(jīng)理 |
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16:30- 17:00 |
新型膦酸鹽實現(xiàn)PA的高效無鹵阻燃 |
威海海潤 孟凡旭 總工 |
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17:00- 17:30 |
高性能納米增強澆鑄尼龍的開發(fā)應用 |
青島科技大學 闞澤 副教授 |
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