如何解決浮纖問題
我們基石以玻璃纖維增強的尼龍66(PA66+GF)作例,為大家分析浮纖的成因和避免方法。加纖后的尼龍因為具有較高的抗張強度、耐候性、耐沖擊性、自潤性、耐磨性、耐化學性、耐高低溫性等特點,被廣泛應用于不同領域。但纖維增強的樹脂卻易產生浮纖的問題,影響產品外觀、表面的平滑性甚至后期的加工效果。
產生浮纖的原因
浮纖問題是增強改性里的一個通病;尤其是黑色的產品,浮纖出現的話,狀況會更明顯。浮纖的成因往往是由于纖維與樹脂的流動性不一致及樹脂與纖維之間的結合能力不強所導致,要解決浮纖問題便需從這一原理透過模具、生產工藝、和材料入手解決。
解決方案
一,模具
模具澆鑄系統的設計與浮纖現象的形成有著密切關系。針對一般玻纖增強樹脂的流動性差,而且兩種組分的流動性不一致的特性,模具設計中的流動距離不能太長,讓熔體快速充填型腔,保證玻纖能均勻分散,避免發生淤積分層面而形成浮纖。因此澆鑄系統設計的基本原則是采用大截面積的流道,流程宜平直和短。如仍有少量浮纖現象,模具表面曬紋也可以有摭蓋作用。此外,模具要有充分、均勻的冷卻水道以確保通熱油后,模具產品表面的模溫一致。下圖是我們基石(香港)有限公司提供的模具表面拋光與曬紋產品外觀對比:

模具表面拋光與曬紋產品外觀對比
二, 生產工藝
先是料筒溫度。由于玻纖增強塑料的熔融指數比非增強塑料低30%~70%,流動性較差,因此料筒溫度要比純尼龍66高出10-30℃。PA66+GF的熔融溫度為275-280℃,高不超過310℃。如料溫過高,雖然流動性有所提高,但也容易出現材料分解及產品燒焦等問題。
其次是模溫,PA66+GF的模溫在110-140°C。如模溫太低,易出現走膠困難,產生浮纖;如模溫太高,易出現成型周期過長,產品燒焦等問題。總之成型工藝上可采用高料溫、高模溫、高壓、高速、低螺桿轉速注射,對改善浮纖現象比較有利。下圖是相同產品在不同模溫條件下的外觀對比:

不同模溫對產品外觀的比較
三, 材料的選擇
從原料入手,選擇材料時尼龍黏度在力學性能許可的范圍內盡量選擇低黏。蘇威公司的 IXEF PARA芳香族尼尤材料雖然纖維成份達到50-60%,加工時的流動性很好,容易做出表面光滑亮麗的產品。另外也可以從助劑入手,目前助劑解決浮纖,主要是加強玻纖的流動性,增強玻纖與樹脂的結合能力,還有一些專用方法,例如使用特殊染料把玻纖染黑(只適合黑色尼龍)。表面很光亮的助劑,如硅氧烷、改性的酰胺類聚合物、玻璃微珠、相熔劑、特種色母(能把玻纖染黑),對浮纖情況都會有所改善。也可以考慮加一些PA6來增加材料的流動性。下圖是加PA6和不加PA6的PA66+GF浮纖情況對比:

加PA6和不加PA6的PA66+GF浮纖情況對比
更多信息請關注復合材料信息網http://www.cnfrp.net!
產生浮纖的原因
浮纖問題是增強改性里的一個通病;尤其是黑色的產品,浮纖出現的話,狀況會更明顯。浮纖的成因往往是由于纖維與樹脂的流動性不一致及樹脂與纖維之間的結合能力不強所導致,要解決浮纖問題便需從這一原理透過模具、生產工藝、和材料入手解決。
解決方案
一,模具
模具澆鑄系統的設計與浮纖現象的形成有著密切關系。針對一般玻纖增強樹脂的流動性差,而且兩種組分的流動性不一致的特性,模具設計中的流動距離不能太長,讓熔體快速充填型腔,保證玻纖能均勻分散,避免發生淤積分層面而形成浮纖。因此澆鑄系統設計的基本原則是采用大截面積的流道,流程宜平直和短。如仍有少量浮纖現象,模具表面曬紋也可以有摭蓋作用。此外,模具要有充分、均勻的冷卻水道以確保通熱油后,模具產品表面的模溫一致。下圖是我們基石(香港)有限公司提供的模具表面拋光與曬紋產品外觀對比:

模具表面拋光與曬紋產品外觀對比
二, 生產工藝
先是料筒溫度。由于玻纖增強塑料的熔融指數比非增強塑料低30%~70%,流動性較差,因此料筒溫度要比純尼龍66高出10-30℃。PA66+GF的熔融溫度為275-280℃,高不超過310℃。如料溫過高,雖然流動性有所提高,但也容易出現材料分解及產品燒焦等問題。
其次是模溫,PA66+GF的模溫在110-140°C。如模溫太低,易出現走膠困難,產生浮纖;如模溫太高,易出現成型周期過長,產品燒焦等問題。總之成型工藝上可采用高料溫、高模溫、高壓、高速、低螺桿轉速注射,對改善浮纖現象比較有利。下圖是相同產品在不同模溫條件下的外觀對比:

不同模溫對產品外觀的比較
三, 材料的選擇
從原料入手,選擇材料時尼龍黏度在力學性能許可的范圍內盡量選擇低黏。蘇威公司的 IXEF PARA芳香族尼尤材料雖然纖維成份達到50-60%,加工時的流動性很好,容易做出表面光滑亮麗的產品。另外也可以從助劑入手,目前助劑解決浮纖,主要是加強玻纖的流動性,增強玻纖與樹脂的結合能力,還有一些專用方法,例如使用特殊染料把玻纖染黑(只適合黑色尼龍)。表面很光亮的助劑,如硅氧烷、改性的酰胺類聚合物、玻璃微珠、相熔劑、特種色母(能把玻纖染黑),對浮纖情況都會有所改善。也可以考慮加一些PA6來增加材料的流動性。下圖是加PA6和不加PA6的PA66+GF浮纖情況對比:

加PA6和不加PA6的PA66+GF浮纖情況對比
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