玻纖增強尼龍常見的注塑缺陷及解決方案

最新 07-08

PA用玻璃纖維(GF)增強改性後，其強度、硬度、耐疲勞性、尺寸穩定性、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強度對產品性能影響很大。在實際生產過程中，玻纖增強PA注射成型製品常存在各種缺陷，小編現對玻纖增強PA的注塑工藝流程及產生缺陷的原因和解決方法進行分析。

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後，注塑工藝參數的選擇和控制是保證製件質量的關鍵。完整的注塑工藝過程，按其先後順序應包括成型前的準備、注射過程、製件的後處理等。

1.成型前的準備

成型前的準備為使注射過程能順利進行並保證塑料製件的質量，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量將直接影響塑料製件的質量。

2)原料的預熱和乾燥

在塑料成型加工過程中，原料中殘餘的水分會汽化成水蒸氣，留存在製件的內部或表面，形成銀絲、斑紋、氣泡、麻點等缺陷。而且水分及其它易揮發的低分子化合物也會在高熱、高壓的加工環境中起催化作用，使PA發生交聯或降解，影響表面質量，也會使性能嚴重下降。常用的乾燥方法主要有熱風循環乾燥、真空乾燥、紅外線乾燥等。

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

由於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，由固體顆粒轉化成粘流態並且具有良好可塑性的過程稱為塑化。

3)注射

不論採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)澆口凍結後的冷卻

當澆口系統的熔料已經凍結後，繼續保壓已不再需要，因此可退回柱塞或螺桿，卸除料筒內塑料的壓力，並加入新料，同時通入冷卻水、油或空氣等冷卻介質，對模具進行進一步的冷卻，這一階段稱為澆口凍結後的冷卻。

5)脫模

製件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機構的作用下將製件推出模外。

3.製件後處理

後處理是指對注射成型所得到的製件進行進一步穩定其性能或提高其性能的工藝過程，通常包括熱處理、調濕處理、後加工等。

二、加工中出現的缺陷

在注塑加工過程中可能由於原料處理不好、製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，常常使製品產生很多缺陷。在生產玻纖增強PA時最容易出現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

玻纖相對於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。一般採取以下措施可以降低露纖的比例:

1) 增加射膠速度。增加速度後，玻纖和PA雖然流動速度不同，但相對於高速射膠而言，這個相對速度差的比例就很小了。

2) 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，並且讓物料流動時的中間層盡量厚，兩邊的殼層盡量薄。

3) 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（圖片來源於LCPbuy）

2.燒焦

在填充過程中，模具型腔內除原有空氣外，還有在成型過程中形成的揮發氣體，高速注射時氣體被壓縮產生高溫，易引起製件局部炭化或燒焦。引起燒焦的原因如下:

1)模具排氣不良；

2)成型溫度太高；

3)注射速度太高；

4)注塑壓力太高；

5)原料中水分含量太高。

生產中應根據具體原因採取相應的改進措施。

3.料花

料花是因為GF成團。如果需要得到高質量的GF增強PA，建議用雙螺桿擠出機造粒，對於GF的選擇，可以選用PA專用增強GF，同時加入偶聯劑或增容劑，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:

1)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；

2)澆口位置不當或澆口不對稱，應根據具體情況予以調整；

3)分流道、澆口不足或太小，應增多分流道和增大澆口尺寸；

4)製品壁厚不均勻，應對模具進行修改或增加註塑壓力。

圖凹痕（圖片來自網路）

5.玻纖銀紋

加入了玻纖的製件表面部分出現金屬亮點等銀紋缺陷，尤其是凸起部分料流區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:

1)注射速度太低，應增加註射速度，考慮用多級注射(先慢-後快)；

2)模具溫度太低，應增加模具溫度；

3)熔料溫度太低，應增加料筒溫度，增加螺桿背壓；

4)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:

1)澆口小，導致膠料在模腔內有噴射現象，應修改澆口尺寸或降低射膠壓力；

2)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；

3)製件切面厚薄不均勻，面積大，形狀複雜，應設置製件使切面厚薄一致，或去掉製件上的突盤和凸起的線條；

4)模具冷卻系統不當或模具溫度低，應調節冷卻系統或增加模具溫度；

5)熔料溫、模具或噴嘴溫度低，應增加熔膠筒溫度和射嘴溫度；

6)注塑壓力、速度設置太小，應增加相應參數設定值。

7.溢邊

沿分型線的地方或模具密封面會出現薄薄的飛邊。在多數情況下，溢邊的產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並密封。如果模腔內有地方壓力很高，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生溢邊。可採取的措施如下:

1)增加鎖模力；

2)降低注射速度，採用多級注射(快-慢)；

3)早一點保壓切換；

4)降低料筒溫度；

5)降低模壁溫度；

6)降低保壓壓力。

三、結語

工藝設計對正確設定加工工藝，降低生產成本，提高產品質量起著關鍵作用。通過合理工藝條件的選擇與控制，可以大大減少GF增強PA製品缺陷的產生。

註：文檔資料來源於《工程塑料應用》雜誌艾邦高分子團隊整理編輯

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