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玻(bō)纖增強熱塑性塑料,是將(jiāng)玻纖與(yǔ)樹脂(zhī)熔融共混形成的。一般的複合材料(liào)的兩組分的相容性較(jiào)好,複合材料的(de)性能便優越;而玻纖是無機化合物,與高分(fèn)子樹脂相(xiàng)容性本身就差,直接用做填料,會影響增強效果。為了取得與熱塑性樹脂較好的相容性,或者稱(chēng)與(yǔ)樹脂形成較好的物理相牢固(gù)的界麵,玻纖必須經界麵處理劑(偶聯劑(jì))處理(lǐ)。在生(shēng)產玻纖增強的塑料材料時(shí),為了便於加工,常常加入一定劑量的潤滑劑等物質。一般地,玻纖增強塑料相對(duì)於基體(tǐ)樹脂,相對密度能增加6-20%;強度、耐熱性(xìng)等可增加0.5-3倍。
一、玻纖增強材料的(de)特(tè)點
在塑料的塑化和注射過程中,玻璃(lí)纖維始終保持著固體狀態(tài)不發生相變(biàn),不可避免的阻礙了物料的流動,降低了物料的流動性。確定工藝條件時要注意這些問題(tí),采(cǎi)取相(xiàng)應的工藝,以免產生充模不足、熔(róng)接痕明顯、纖維分布不均等缺陷。
玻纖增(zēng)強粒(lì)子
玻纖增強樹脂的收縮率一般比非增強的低1/4~1/2,且收縮率隨料流方向的不同而(ér)有所不同,沿料流方向的收縮(suō)率小,垂直於料流方向的收縮率大,澆口處收縮小,遠離澆口部(bù)分的收縮變化大。
受玻纖長徑比在樹脂中含量以及分(fèn)布(bù)等的影響,樹脂性能不穩定,給加工和產(chǎn)品最終表觀質量和尺寸的均(jun1)勻(yún)性帶來一定的影響。玻璃纖維(wéi)易浮於製品表(biǎo)麵,使製品表麵不光潔,影響製品外觀。製品的表麵光澤與型腔粗糙度、工藝條(tiáo)件有關,提高物料和模具溫(wēn)度、合(hé)理設(shè)置注射速率和注射壓(yā)力,通常都有利於(yú)提高製品的表麵光澤。
玻纖的加入雖然不會改變塑料的高分子結構,但會程度不同地改變塑料的物理性能:有些非吸濕性塑(sù)料加入玻纖增強後,會產生吸濕作用,為此,還需在成型之(zhī)前進行幹燥。
二、玻纖增強材料模(mó)具(jù)設計特點分析
熱塑性增強塑料與普(pǔ)通塑料在產品設計及(jí)所使用的模具方麵(miàn)既具有相同點,又因增強材料的特性而具有(yǒu)一些不同點。
1.玻纖增強材料對應製品結構分(fèn)析
塑料製品的各處(chù)壁厚都(dōu)追求均勻化(huà)。製品的壁厚設計得均勻,就能夠控製或克(kè)服在成型過程中因為壁厚過厚而造成的凹陷(xiàn)以及因為冷卻不均(jun1)而產生(shēng)的變形(因為壁厚不均造成冷卻不均)等缺陷。對於有特殊用途,而不(bú)能(néng)達到(dào)壁厚(hòu)一致的情況下,在壁厚尺寸變化部位應采用過渡尺寸(cùn),不(bú)宜驟變。
2.玻(bō)纖增強材料注塑模具結構分析
(1)澆口位置和數量
模具澆口位置和數量(liàng)設計(jì)合理,可(kě)大大降低製品收縮的不均勻性。
玻璃增強材料由於收縮的不一致(zhì),還會造成縱(zòng)、橫向強度相差近一倍,且熔(róng)接(jiē)線處(chù)形成強(qiáng)度差的薄弱環節[3];玻纖材料製(zhì)件易出現浮纖,浮纖(xiān)是纖維表現在塑膠原材表麵的現象,浮纖的(de)程度受澆口位置的影響,會(huì)出現表麵顏色不均勻的(de)現象,這些現象在體積較大,顏色較深(例如黑色)的製件上體現較明顯。因此設計模具時(shí),要合理安排澆口數量和(hé)澆口位置,才能打出性能一致的製(zhì)品。
浮(fú)纖是出現在沒有進澆口的兩側(cè),造成製品表麵顏色不均。無(wú)論怎樣調節工(gōng)藝參數(shù),也無法改善此現象。因此,考慮用改變澆口位置和數量來改善。
加了兩個進澆口之後,它的表麵比原本隻(zhī)有兩個進澆口的製品的表麵均勻。由此現(xiàn)象可以(yǐ)總結出(chū),進澆口的位置和數量影響到玻纖的眾橫取向以及(jí)浮纖的出現(xiàn)。
(2)脫模機構(gòu)
由於玻纖增強(qiáng)材料的收縮(suō)率較(jiào)低,在不宜設置脫模斜度的部位應充(chōng)分考慮增加脫模力。一般(bān)的頂出采用頂杆、頂(dǐng)板(bǎn)或混合式。低收縮率使得包裹型芯的力量較小,在成(chéng)型(xíng)時容易出現粘前模現象,在設計時要注意克服這一問題。以上(shàng)述製品為例,在未對模具修改前,發現製品粘前模,無論如何調(diào)整(zhěng)注塑工(gōng)藝條件,都很難(nán)解決這一問題。因此,必須對模具進行修改。
型(xíng)芯(xīn)側麵有一排小孔,這一方案是(shì)前期試模發現粘(zhān)前模後,經過改模加上的,原本模具側麵沒有這些小孔。當(dāng)模具(jù)動模上沒有這些小孔時,打出來(lái)的製(zhì)品因為收縮率小,總是粘在前(qián)模上,使製品難以脫模;動模上加上這些(xiē)小孔,是為了加大製品對動模的黏附力,使製品跟著動模一起走,防止製品總是粘在(zài)前模上。
三、玻纖(xiān)增強材料成型工藝特點分析
1. 溫度
下表列出了常用玻纖增強材(cái)料的使(shǐ)用溫度。
從表1可以總結出(chū):加了玻纖的材料的(de)加工溫度一般比沒加玻纖增強的(de)材料的使用溫度高(gāo)10-20℃。
2.注(zhù)射工藝、保壓參數的設定
使用玻纖(xiān)材料的模具,最值得注意的是注射壓力和注射速度。這兩個因素直接影響製品(pǐn)的表觀質量和尺寸要求(qiú)。一個製品表麵存在一排亮點(diǎn),而另(lìng)一個則不會存在(zài)這種現象。
兩個製品的射出(chū)工藝參數(shù)的變量(liàng)隻有注射壓力。可見壓力對製品(pǐn)的表觀質量影響很大。注射壓力過大就會在製品表麵產生亮點,減小壓力。但是注射壓力小(xiǎo),製品(pǐn)的尺寸就會減小。因為客戶既要求表觀質量也對尺寸有偏差(chà)範圍的控製。所(suǒ)以(yǐ)最後,也隻能再通過修改模具來改善這個(gè)現象。
另外,保壓(yā)壓力和時間的設定可以防止熔體倒流,又可以調整模腔內熔(róng)體的密實程度。適當的保壓可以提高製品質量。文中所舉圖例,使用的材料是PA/GF,由(yóu)於PA/GF的粘度低、流動性較好(容易產生倒流),所以製品成型後需要提供保壓。
四、玻纖材料常見其他缺陷分析及解決(jué)方法
玻纖材料注塑出來的製品(pǐn)經常存在脆、易斷的現象(特別是小產品)。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,應嚴(yán)格控(kòng)製注射(shè)壓力與速度。
據觀察,玻纖增強材料的製品很容易出現熔接痕(hén),影響(xiǎng)熔接痕強度(dù)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行有效的調節;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複合材(cái)料中的分散性(xìng)是(shì)決定因素。這些因素(sù)就要在選購材料(liào)時進行(háng)處理了。
五、總結
目前已廣泛使用的纖維增強熱塑(sù)性(xìng)材料有增強聚酰胺類、增(zēng)強聚烯(xī)烴類、增強聚苯乙烯類、增強聚甲醛、增(zēng)強PBT、增強ABS、增強PC等等。熱塑性增強材料的眾(zhòng)多優點,促使(shǐ)了(le)應用領域的拓展(zhǎn),廣泛應用於汽車工業、電(diàn)器、電機、紡織配件及特殊用途等。
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