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    LFT長纖維增強塑料注塑浮纖的分析

    INFOAUTHOR:HZ-艾歷克?日期:2020-03-10 09:30:00 ?點擊:657

    關于長纖維增強材料的浮纖有兩種截然相反的看法,一種認為長纖維會產生大量浮纖,而另一種看法是纖維長能減少浮纖。 本文嘗試對實踐中出現的不同LFT制品浮纖的形成機理進行分析
    關于長纖維增強材料的浮纖有兩種截然相反的看法,一種認為長纖維會產生大量浮纖,而另一種看法是纖維長能減少浮纖。 本文嘗試對實踐中出現的不同LFT制品浮纖的形成機理進行分析解釋,并在此基礎上歸納了相應的解決措施。

    一.LFT(長纖維增強塑料)與SFT(短纖維增強塑料)產生浮纖的現象觀察

    通常意義上的浮纖,是由玻璃纖維斷頭露出制品表面產生的。短纖維增強塑料里,有很多纖維長度是在0.1mm以下,基本上是隨熔體自由流動的。流動到模具表面的纖維不能被熔體包覆住的話,即成為可見的浮纖。
    但對長纖維制品進行顯微鏡觀察可以證明,長的纖維更趨向于平行于制品表面,而不是朝外“豎起”。另外因為在同樣含量的條件下,纖維總數量比SFT少,所以可暴露的斷頭數量也少。從上述兩方面看,原理上LFT的浮纖應該比SFT少。
    那么導致LFT浮纖的原因是什么呢? 通過對不同的出現浮纖的制品進行觀察,可以發現兩種情況。一種是發白點有玻纖,通常是多根玻纖平行緊密排列。這種情況下雖然玻纖外面有膠,但厚度不足遮蓋住玻纖束的白色,所以留下可見的白絲。 另一種情況是發白處其實沒有玻纖,只是空洞,光線在此折射形成白絲。

    二.LFT浮纖的原因分析及相應措施

    第一種情況產生的原因是LFT顆粒在塑化過程中沒有完全散開,即塑化不良。通常熟練的注塑師傅會采取提高注塑溫度、螺桿轉速等措施來解決。這些方法在一定程度上是有效的,但如果理解LFT長纖維顆粒的特點的話,調節會更加有的放矢。LFT塑化最主要的一點是,長的纖維可以促進熔體的分散混合,如果顆粒外層的纖維過快塑化而內部還來不及熔化,那么外層纖維會過多磨損,反而削弱對內層纖維的分散能力。
    所以單純靠增加剪切往往不能根本解決問題,注塑工藝調節的目標應該是讓顆粒盡快完全熔化然后再以適度的剪切促進顆粒與色粉等添加物的混合。根據實踐,推薦采取這些方法: a)在料斗內預熱,b)提高螺桿輸送段溫度,c)增大貯膠量。
    有時客戶反應,用舊注塑機注塑時外觀正常,但用新的注塑機注塑反而出現浮纖(料花)。根據我們的分析,原因是炮筒的粗糙度。從螺桿送料的原理上講,炮筒摩擦系數應該要大于螺桿摩擦系數。但現在有很多炮筒只是磨過,沒有進行表面處理,所以內壁非常光滑。使用尺寸較小的SFT顆粒時影響還不明顯,因為顆??梢曰ハ嗷瑒?;但LFT顆粒間難以滑動,就導致料不容易被壓緊,使實際塑化長度大大縮短。如果是這種情況,可以嘗試提高輸送段的溫度,讓外層顆粒盡早熔化來增加跟炮筒的摩擦力。
    此外還有一個令人疑惑的現象是,沒有冷料井的模具往往容易出現浮纖。要解釋這個現象,必須理解一點,就是噴嘴和流道對分散殘留的玻纖束起著很大作用。因為在這階段流體速度梯度大,容易把跨越不同速度層的纖維拉開。不設冷料井時,料頭缺少了噴嘴的分散作用,變成在充模過程中分散到模具內部,就容易造成表面缺陷。出現這類問題的話,最好的方法還是修改模具,增加冷料井。

    第二種情況在現場往往難以跟第一種情況區別開, 即使采取各種提高塑化效果的措施都不奏效。因為這類情況產生的原因跟塑化無關,而是由充模過程引起的。具體地說,部分較長的纖維外端接觸到模腔后冷卻固化下來,但另一端仍在熔融流動區。隨著熔體的繼續流動,這些纖維可能會被再次拖走,并在原來的位置留下一個空穴。 這種現象較多發生在熔接縫兩側,因為熔體匯合過程中產生的擾動比較大。
    解決這個問題的要點是防止熔體過早凝結,主要措施是a)提高噴嘴溫度,b)提高模具溫度。大多數注塑師傅不愿意把噴嘴溫度設得過高,擔心流掛。其實,長纖維料在零剪切速率下的粘度是非常高的,以我們的長纖維增強聚丙烯來說,雖然其注塑壓力只要40左右即可充模,但在噴嘴里即使溫度250 ℃ 也不會自由流淌,所以這主要是受習慣性思維的影響。提高模溫也有人擔心會降低生產率,不過實際上,因為LFT的導熱速度快,脫模溫度高,所以相比SFT的注塑周期并不一定需要延長。


    結束語

    長纖維增強塑料跟傳統短纖維增強塑料雖然基本屬性相同,但在性能和加工工藝上是有其獨特性的。我們LFT供應商不僅要關注自己的產品質量,還要把知識面延伸到注塑領域,深入理解新材料在應用上的特點,才能協助用戶解決問題。關于LFT的浮纖問題,可以說目前的各種觀點都有道理,不過如果方法正確,使用LFT應該能獲得比SFT更好的外觀質量。
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