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玻纤增强尼龙出现“浮纤”怎么办?
玻纤增强尼龙出现“浮纤”现象会严重影响制品外观,本文将剖析玻纤外露的原因和提供有效的解决方案。

在尼龙中添加玻璃纤维、增韧剂等填料可显著增加材料的力学性能。结果表明随含量的增加,材料的拉伸强度、弯曲强度大幅度地提高,冲击强度则较为复杂。一般情况下,添加30%~35%的玻纤,8%~12%的增韧剂,材料的综合力学性能最佳。


但在玻纤增强尼龙注射成型过程中,“浮纤”现象(图1)经常出现。浮纤也叫露纤,即玻璃纤维露在产品表面,比较粗糙,外观上比较难以接受。由于玻纤外露,使得此类产品的应用受到了一定的限制,目前主要应用于一些高强度的结构件。而凡是用加纤材料做外观件的,基本上都是亚光面或蚀纹面(例如电动工具),因为普通加纤料难以做到亮丽的外观。

图片 图1 塑料制件中“浮纤”现象

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玻纤增强尼龙出现“浮纤”现象的原因

浮纤形成的原因有很多,最主要原因为以下三种:


(1)玻璃纤维与尼龙的相容性差

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,逐渐向表面积累而外露。


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(2)玻璃纤维与基料的比重差异

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,玻纤浮向表面,树脂沉向内里,于是形成了玻纤外露的现象。


(3)喷泉效应

尼龙熔体注入型模时,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,质量轻冷凝快的玻纤被瞬间冻结,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。


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针对玻纤增强尼龙出现“浮纤”影响喷涂解决方案

在实际生产中,有各种用于改善“浮纤”现象的措施。


(1)改善玻纤与尼龙的相容性

在成型材料中加入相容性、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、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与树脂间的相容性,提高分散相的均匀性,增加界面粘结强度,减少玻纤与树脂的分离,从而改善玻纤外露现象。如研究表明,在基体中添加相容剂,改性后材料(图一右)玻纤在基体中相容性较未添加材料(图二右)明显提高。

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图二 改性后(左)与未改性(右)材料表面浮纤情况


(2)改善成型工艺条件

a.增加充填速度

在增加速度之后,玻纤和塑料虽然存在流速不同,但相对于高速射胶而言,这个相对速度差的比例就小了。

b.升高模具温度

这个作用是最大的,增高模具温度,就是为了减少玻纤和模具接触阻力,让玻纤和塑料的速度差尽量变小。并且让塑料流动时的中间熔融层尽量厚,让两边的表皮层尽量薄,这样就好像光滑的河岸无法留住树枝一样的道理。RHCM就是利用这个原理来做到外观无浮纤的。

c.降低螺杆计量段的温度,减少溶胶量

这是让塑料和玻纤分离的可能性尽量降低,一般来讲对于浮纤影响最小,在实际操作中效果不大。但是,这个可以很好的解决烧焦。这是因为增加玻纤后,所以很容易堵住排气通道,所以在最后很难排气,并且玻纤在高压高氧气体环境中是很容易燃烧的。


(3)模具方面

将产品外观面刻意做成亚光面或蚀纹面,减少玻纤外露的视觉反应。

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