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专注注塑工厂降本增效改善：杨建宏
注塑厂在生产前的模具试模时，各机构运行基本正常，但制品出现了比较严重的外观质量问题，表面产生了放射状的白色痕迹，而且这种白色痕迹随玻纤含量的增加趋于严重，这种现象俗称“浮纤”，是一种玻纤塑料制品易于出现的表面缺陷，这对于外观要求高的汽车塑件是不能接受的。
原因分析：
“浮纤”现象是玻纤外露造成的，白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状的白色痕迹，当塑件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。其形成的原因主要有以下几个方面。
- 首先，在塑料熔体流动过程中，由于玻纤与树脂的流动性有差异，而且质量密度也不同,使两者具有分离的趋势，密度小的玻纤浮向表面，密度大的树脂沉入内里，于是形成了玻纤外露现象；
- 其次，由于塑料熔体在流动过程中受到螺杆、喷嘴、流道及浇口的摩擦剪切力作用，会造成局部粘度的差异，同时又会破坏玻纤表面的界面层，熔体粘度愈小，界面层受损愈严重，玻纤与树脂之间的粘结力也愈小，当粘结力小到一定程度时，玻纤便会摆脱树脂基体的束缚，逐渐向表面累积而外露；
- 再则，塑料熔体注入型腔时，会形成“喷泉”效应，即玻纤会由内部向外表流动，与型腔表面接触，由于模具型面温度较低，质量轻冷凝快的玻璃纤维被瞬间冻结，若不能及时被熔体充分包围，就会外露而形成“浮纤”。
因此， “浮纤”现象的形成，不仅与塑料材料组成和特性有关，而且与成型加工过程有关，有着较大的复杂性和不确定性。
在实际生产中，有各种用于改善“浮纤”现象的措施。比较传统的方法是在成型材料中加入相容剂、分散剂和润滑剂等添加剂，包括硅烷偶联剂、马来酸酐接枝相容剂、硅酮粉、脂肪酸类润滑剂及一些国产或进口的防玻纤外露剂等。
通过这些添加剂来改进玻纤和树脂之间的界面相容性，提高分散相和连续相的均匀性，增加界面粘接强度，减少玻纤与树脂的分离，从而改善玻纤外露现象，其中有的使用效果较好。
但是大多价钱不菲，增加了生产成本，而且对材料的力学性能也会有影响，例如较常用的液体硅烷偶联剂，就存在加入后难以分散，塑料容易结块成团的问题，会造成设备喂料不均匀，玻纤含量分布不均匀，进而导致制品的力学性能不均匀。
近几年也有采取加入短纤或空心玻璃微珠的方法，利用小尺寸的短纤或空心玻璃微珠具有较好流动性和分散性、与树脂之间易于形成稳定界面相容性的特点，实现改善“浮纤”目的，尤其是空心玻璃微珠还能降低收缩变形率，避免制品后翘曲，增加材料的硬度和弹性模量，并且价格较低，但不足之处是使材料抗冲击性能下降。
解决方法：
A、模具浇注系统的调整
模具浇注系统与“浮纤”现象的形成密切相关。针对玻纤增强塑料流动性差，而且玻纤与树脂两种组分的流动性不一致的特性，其流动距离不能过长，熔体须快速充填型腔，以保证玻纤均匀分散，不发生淤积分层而形成“浮纤”。
因此浇注系统设计的基本原则是流道截面宜大，流程宜平直而短。应采用粗短的主流道、分流道和粗大浇口，浇口可以是薄片式、扇形及环形，亦可采用多浇口形式，以使料流混乱、玻纤扩散、减少取向性。
而且要求有良好的排气功能，能及时排出因玻纤表面处理剂挥发产生的气体，以免造成熔接不良、缺料及烧伤等缺陷。
对于该把手面盖模具的浇注系统，其较长的流道流程，是造成“浮纤”现象严重的一个因素，但这是模具结构的需要，不能将其缩短，因此只有对流道截面尺寸及浇口形式和尺寸进行调整。浇口改为扇形浇口，浇口和流道尺寸则在试模过程中逐渐加大。
另外需要注意的是，“浮纤”易于在塑件壁厚较大的部位出现，这是因为熔体在该处流动速度梯度较大，熔体流动时其中心速度高，而靠近型腔壁面处速度低，使得玻纤浮露的趋势加剧，相对速度更慢，发生滞留堆积而形成“浮纤”。因此，应尽量使塑件各处壁厚均匀，并避免尖角、缺口，保证熔体流动顺畅。
B、注射成型工艺条件的优化
制定合适的成型工艺条件，对于改善“浮纤”现象至关重要。注射成型工艺各要素对玻纤增强塑料制品的影响各有不同，下面就一些可遵循的基本规律分别进行介绍。
C、温度
首先是料筒温度。由于玻纤增强塑料的熔融指数比非增强塑料低30%～70%，流动性较差，因此料筒温度较一般情况应高出10~30℃。提高料筒温度，可使熔体粘度降低，改善流动性，避免填充及熔接不良，而且有利于加大玻纤分散性和减小取向性，获得较低的制品表面粗糙度。
但料筒温度并不是越高越好，温度过高会加大尼龙聚合物氧化和降解的趋势，轻微时会发生颜色变化，严重时则产生焦化发黑。
在设置料筒温度时，应使加料段温度比常规要求略高些，稍低于压缩段即可，以利用其预热效果，降低螺杆对玻纤所产生的剪切作用，减少局部粘度的差异及对玻纤表面的破坏，保证玻纤与树脂之间的粘结强度。PA66＋33％GF的熔融温度为275~280℃，最高温度不要超过300℃，其料筒温度可在此范围内选取。
其次是模具温度。模具与熔体之间的温差不宜太大，防止熔体充填时玻纤遇冷在表面淤积，形成“浮纤”，因此需采用较高的模具温度，这对于提高熔体充模性能、增加熔接痕强度、改善制品表面光洁度、减少取向和变形也是有利的。
但模具温度愈高，冷却时间愈久，成型周期延长,生产率降低，而且成型收缩率加大，故也不是越高越好。
模具温度的设置，还要考虑树脂品种、模具结构、玻纤含量等情况，在型腔复杂、玻纤含量高、充模困难时，模具温度应适当提高些。对于材料为PA66＋33％GF的汽车把手面盖，我们选择的模具温度为110℃。
D、压力
注射压力对玻纤增强塑料的成型影响很大，较高的注射压力有利于充填，提高玻纤分散性，降低制品收缩率，但会增加剪切应力和取向，容易造成翘曲变形，脱模困难，甚至导致溢边问题，因此欲改善“浮纤”现象，需在稍高于非增强塑料注射压力的基础上，根据具体情况适当加大。
注射压力的选择除与制品的璧厚、浇口尺寸等因素有关外，也与玻纤含量和形态有关，一般玻纤含量愈高，玻纤长度愈长，注射压力应愈大。
螺杆背压大小对于玻纤在熔体中的均匀分散、熔体的流动性、熔体的密实度、制品的外观质量和机械物理性能均有重要的影响，通常采用稍高的背压比较有利，有助于改善“浮纤”现象。
但过高的背压会对长纤产生较大的剪切作用，使熔体易于因过热而降解，导致变色及力学性能变差。因此将背压设置得比非增强塑料略高些即可。
E、注射速度
采用较快的注射速度，可改善“浮纤”现象。提高注射速度，使玻纤增强塑料快速充满模腔，玻纤沿流动方向作快速轴向运动，有利于增加玻纤的分散性、减少取向性、提高熔接痕强度和制品的表观光洁度，但要注意避免因注射速度过快,在喷嘴口或浇口处发生"喷射"现象，形成蛇形纹缺陷，影响塑件外观。
F、螺杆转速
玻纤增强塑料塑化时，螺杆转速不宜过高，避免摩擦剪切力过大而对玻纤造成伤害，破坏玻纤表面界面状态，降低玻璃纤维与树脂之间粘合强度，加剧“浮纤”现象，特别是当玻纤较长时，会因部分玻纤断裂而出现长短不均现象，造成塑件各处强度不等，制品力学性能不稳定。
通过以上分析，可知采用高料温、高模温、高压、高速、低螺杆转速注射，对改善“浮纤”现象比较有利
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