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玻纖增強(qiáng)材料注塑成型工藝特點(diǎn)研究_深圳科翔模具

文章來源: 科翔模具 人氣:8307 發(fā)表時(shí)間:2018-10-24 08:54:15

[導(dǎo)讀]:玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料,是將玻纖與樹脂熔融共混形成的。一般的復(fù)合材料的兩組分的相容性較好,復(fù)合材料的性能便優(yōu)越;而玻纖是無機(jī)化合物,與高分子樹脂相容性本身就差,直接用做填料,會影響增強(qiáng)效果。

玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料,是將玻纖與樹脂熔融共混形成的。一般的復(fù)合材料的兩組分的相容性較好,復(fù)合材料的性能便優(yōu)越;而玻纖是無機(jī)化合物,與高分子樹脂相容性本身就差,直接用做填料,會影響增強(qiáng)效果。為了取得與熱塑性樹脂較好的相容性,或者稱與樹脂形成較好的物理相牢固的界面,玻纖必須經(jīng)界面處理劑(偶聯(lián)劑)處理。在生產(chǎn)玻纖增強(qiáng)的塑料材料時(shí),為了便于加工,常常加入一定劑量的潤滑劑等物質(zhì)。一般地,玻纖增強(qiáng)塑料相對于基體樹脂,相對密度能增加6-20%;強(qiáng)度、耐熱性等可增加0.5-3倍。

一、玻纖增強(qiáng)材料的特點(diǎn)

在塑料的塑化和注射過程中,玻璃纖維始終保持著固體狀態(tài)不發(fā)生相變,不可避免的阻礙了物料的流動,降低了物料的流動性。確定工藝條件時(shí)要注意這些問題,采取相應(yīng)的工藝,以免產(chǎn)生充模不足、熔接痕明顯、纖維分布不均等缺陷。

玻纖增強(qiáng)粒子

玻纖增強(qiáng)粒子

玻纖增強(qiáng)樹脂的收縮率一般比非增強(qiáng)的低1/4~1/2,且收縮率隨料流方向的不同而有所不同,沿料流方向的收縮率小,垂直于料流方向的收縮率大,澆口處收縮小,遠(yuǎn)離澆口部分的收縮變化大。

受玻纖長徑比在樹脂中含量以及分布等的影響,樹脂性能不穩(wěn)定,給加工和產(chǎn)品最終表觀質(zhì)量和尺寸的均勻性帶來一定的影響。玻璃纖維易浮于制品表面,使制品表面不光潔,影響制品外觀。制品的表面光澤與型腔粗糙度、工藝條件有關(guān),提高物料和模具溫度、合理設(shè)置注射速率和注射壓力,通常都有利于提高制品的表面光澤。

玻纖的加入雖然不會改變塑料的高分子結(jié)構(gòu),但會程度不同地改變塑料的物理性能:有些非吸濕性塑料加入玻纖增強(qiáng)后,會產(chǎn)生吸濕作用,為此,還需在成型之前進(jìn)行干燥。

二、玻纖增強(qiáng)材料模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

熱塑性增強(qiáng)塑料與普通塑料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及所使用的模具方面既具有相同點(diǎn),又因增強(qiáng)材料的特性而具有一些不同點(diǎn)。

1.玻纖增強(qiáng)材料對應(yīng)制品結(jié)構(gòu)分析

塑料制品的各處壁厚都追求均勻化。制品的壁厚設(shè)計(jì)得均勻,就能夠控制或克服在成型過程中因?yàn)楸诤襁^厚而造成的凹陷以及因?yàn)槔鋮s不均而產(chǎn)生的變形(因?yàn)楸诤癫痪斐衫鋮s不均)等缺陷。對于有特殊用途,而不能達(dá)到壁厚一致的情況下,在壁厚尺寸變化部位應(yīng)采用過渡尺寸,不宜驟變。

2.玻纖增強(qiáng)材料注塑模具結(jié)構(gòu)分析

(1)澆口位置和數(shù)量

模具澆口位置和數(shù)量設(shè)計(jì)合理,可大大降低制品收縮的不均勻性。

玻璃增強(qiáng)材料由于收縮的不一致,還會造成縱、橫向強(qiáng)度相差近一倍,且熔接線處形成強(qiáng)度差的薄弱環(huán)節(jié)[3];玻纖材料制件易出現(xiàn)浮纖,浮纖是纖維表現(xiàn)在塑膠原材表面的現(xiàn)象,浮纖的程度受澆口位置的影響,會出現(xiàn)表面顏色不均勻的現(xiàn)象,這些現(xiàn)象在體積較大,顏色較深(例如黑色)的制件上體現(xiàn)較明顯。因此設(shè)計(jì)模具時(shí),要合理安排澆口數(shù)量和澆口位置,才能打出性能一致的制品。

浮纖是出現(xiàn)在沒有進(jìn)澆口的兩側(cè),造成制品表面顏色不均。無論怎樣調(diào)節(jié)工藝參數(shù),也無法改善此現(xiàn)象。因此,考慮用改變澆口位置和數(shù)量來改善。

加了兩個(gè)進(jìn)澆口之后,它的表面比原本只有兩個(gè)進(jìn)澆口的制品的表面均勻。由此現(xiàn)象可以總結(jié)出,進(jìn)澆口的位置和數(shù)量影響到玻纖的眾橫取向以及浮纖的出現(xiàn)。

(2)脫模機(jī)構(gòu)

由于玻纖增強(qiáng)材料的收縮率較低,在不宜設(shè)置脫模斜度的部位應(yīng)充分考慮增加脫模力。一般的頂出采用頂桿、頂板或混合式。低收縮率使得包裹型芯的力量較小,在成型時(shí)容易出現(xiàn)粘前模現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)時(shí)要注意克服這一問題。以上述制品為例,在未對模具修改前,發(fā)現(xiàn)制品粘前模,無論如何調(diào)整注塑工藝條件,都很難解決這一問題。因此,必須對模具進(jìn)行修改。

型芯側(cè)面有一排小孔,這一方案是前期試模發(fā)現(xiàn)粘前模后,經(jīng)過改模加上的,原本模具側(cè)面沒有這些小孔。當(dāng)模具動模上沒有這些小孔時(shí),打出來的制品因?yàn)槭湛s率小,總是粘在前模上,使制品難以脫模;動模上加上這些小孔,是為了加大制品對動模的黏附力,使制品跟著動模一起走,防止制品總是粘在前模上。

三、玻纖增強(qiáng)材料成型工藝特點(diǎn)分析

1. 溫度

下表列出了常用玻纖增強(qiáng)材料的使用溫度。

從表1可以總結(jié)出:加了玻纖的材料的加工溫度一般比沒加玻纖增強(qiáng)的材料的使用溫度高10-20℃。

2.注射工藝、保壓參數(shù)的設(shè)定

使用玻纖材料的模具,最值得注意的是注射壓力和注射速度。這兩個(gè)因素直接影響制品的表觀質(zhì)量和尺寸要求。一個(gè)制品表面存在一排亮點(diǎn),而另一個(gè)則不會存在這種現(xiàn)象。

兩個(gè)制品的射出工藝參數(shù)的變量只有注射壓力??梢妷毫χ破返谋碛^質(zhì)量影響很大。注射壓力過大就會在制品表面產(chǎn)生亮點(diǎn),減小壓力。但是注射壓力小,制品的尺寸就會減小。因?yàn)榭蛻艏纫蟊碛^質(zhì)量也對尺寸有偏差范圍的控制。所以最后,也只能再通過修改模具來改善這個(gè)現(xiàn)象。

另外,保壓壓力和時(shí)間的設(shè)定可以防止熔體倒流,又可以調(diào)整模腔內(nèi)熔體的密實(shí)程度。適當(dāng)?shù)谋嚎梢蕴岣咧破焚|(zhì)量。文中所舉圖例,使用的材料是PA/GF,由于PA/GF的粘度低、流動性較好(容易產(chǎn)生倒流),所以制品成型后需要提供保壓。

四、玻纖材料常見其他缺陷分析及解決方法

玻纖材料注塑出來的制品經(jīng)常存在脆、易斷的現(xiàn)象(特別是小產(chǎn)品)。其原因可能是玻纖材料在注塑加工過程中受損了。因而為了防止玻纖損傷及取向,應(yīng)嚴(yán)格控制注射壓力與速度。

據(jù)觀察,玻纖增強(qiáng)材料的制品很容易出現(xiàn)熔接痕,影響熔接痕強(qiáng)度的主要因素如下:①相匯融的熔體的相容性;②相匯融處熔體的壓力。雖然相匯融處的熔體的壓力可通過注塑工藝進(jìn)行有效的調(diào)節(jié);但相匯融材料的相容性受玻纖含量的影響,玻纖含量的高低及玻纖在復(fù)合材料中的分散性是決定因素。這些因素就要在選購材料時(shí)進(jìn)行處理了。

五、總結(jié)

目前已廣泛使用的纖維增強(qiáng)熱塑性材料有增強(qiáng)聚酰胺類、增強(qiáng)聚烯烴類、增強(qiáng)聚苯乙烯類、增強(qiáng)聚甲醛、增強(qiáng)PBT、增強(qiáng)ABS、增強(qiáng)PC等等。熱塑性增強(qiáng)材料的眾多優(yōu)點(diǎn),促使了應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電器、電機(jī)、紡織配件及特殊用途等。


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