ガラス繊維強化プラスチックの射出成形では、基本的に各機構の動作は正常ですが、外観品質に深刻な問題があり、表面に放射状の白マークが発生し、この白マークは増加に伴い深刻になる傾向があります。ガラス繊維含有量。この現象は一般に「フローティングファイバー」として知られており、外観要件の高いプラスチック部品には受け入れられません。
原因分析
「浮遊繊維」の現象は、ガラス繊維の露出によって引き起こされます。白いガラス繊維は、プラスチック溶融物の充填と流動の過程で表面に露出します。結露後、プラスチック部品の表面に放射状の白いマークが形成されます。プラスチック部分が黒の場合色差が大きくなると、より目立ちます。
その形成の主な理由は次のとおりです。
1.プラスチックメルトフローの過程で、ガラス繊維と樹脂の流動性と密度の違いにより、2つは分離する傾向があります。低密度のガラス繊維が表面に浮き、密度の高い樹脂がその中に沈みます。 、したがって、ガラス繊維露出現象が形成されます。
2.プラスチック溶融物は、流動プロセス中にねじ、ノズル、ランナー、およびゲートの摩擦とせん断力を受けるため、局所粘度の差が生じると同時に、上の界面層が破壊されます。ガラス繊維の表面、および溶融粘度は小さくなります。 、界面層の損傷が深刻であるほど、ガラス繊維と樹脂の間の結合力は小さくなります。結合力がある程度小さい場合、ガラス繊維は樹脂マトリックスの結合を取り除き、徐々に表面に蓄積して露出します。
3.プラスチック溶融物がキャビティに注入されると、「噴水」効果が形成されます。つまり、ガラス繊維が内側から外側に流れ、キャビティの表面に接触します。金型表面温度が低いため、ガラス繊維は軽く、結露が早い。それは瞬時に凍結し、時間内に溶融物に完全に囲まれなければ、露出して「浮遊繊維」を形成します。
したがって、「浮遊繊維」現象の形成は、プラスチック材料の組成と特性だけでなく、より複雑で不確実な成形プロセスにも関係しています。
フォーミュラとプロセスの観点から、「浮遊繊維」の現象を改善する方法について話しましょう。
式の最適化
より伝統的な方法は、シランカップリング剤、無水マレイン酸グラフト相溶化剤、シリコーン粉末、脂肪酸潤滑剤、および一部の国内または輸入品を含む、相溶化剤、分散剤、および潤滑剤を成形材料に追加することです。これらの添加剤を使用して、ガラス繊維間の界面適合性を改善します。と樹脂は、分散相と連続相の均一性を改善し、界面結合強度を高め、ガラス繊維と樹脂の分離を減らします。ガラス繊維の露出を改善します。それらのいくつかは良い効果がありますが、それらのほとんどは高価であり、製造コストを増加させ、また材料の機械的特性にも影響を及ぼします。たとえば、より一般的に使用されている液体シランカップリング剤は、添加後に分散させるのが難しく、プラスチックは成形が容易です。塊の形成の問題は、機器の不均一な供給とガラス繊維含有量の不均一な分布を引き起こし、それが次に製品の不均一な機械的特性につながる。
近年では、短繊維や中空ガラス微小球の添加方法も採用されています。小型の短繊維や中空ガラス微小球は、流動性と分散性に優れ、樹脂との安定した界面適合性を形成しやすいという特徴があります。 「浮遊繊維」を改善する目的を達成するために、特に中空ガラスビーズは、収縮変形速度を低減し、製品の後反りを回避し、材料の硬度と弾性率を高め、価格を下げることができますが、欠点があります材料が耐衝撃性であるということですパフォーマンスが低下します。
プロセスの最適化
実際、「浮遊繊維」の問題は、成形プロセスを通じて改善することもできます。射出成形プロセスのさまざまな要素は、ガラス繊維強化プラスチック製品にさまざまな影響を及ぼします。従うことができるいくつかの基本的なルールは次のとおりです。
01シリンダー温度
ガラス繊維強化プラスチックは非強化プラスチックに比べてメルトフローレートが30〜70％低いため流動性が悪く、バレル温度は通常より10〜30℃高くする必要があります。バレル温度を上げると、溶融粘度が低下し、流動性が向上し、充填と溶接の不良が回避され、ガラス繊維の分散が増加して配向が減少し、製品の表面粗さが低下します。
しかし、バレルの温度は可能な限り高くありません。温度が高すぎると、ポリマーの酸化と劣化の傾向が高まります。わずかな場合は色が変化し、激しい場合はコークス化や黒ずみの原因になります。
バレル温度を設定する場合、ガラス繊維に対するスクリューのせん断効果を低減するためにその予熱効果を使用するために、供給セクションの温度は従来の要件よりもわずかに高く、圧縮セクションよりもわずかに低くする必要があります局所粘度。ガラス繊維の表面の違いと損傷は、ガラス繊維と樹脂の間の結合強度を保証します。
02 金型温度
金型と溶融物の間の温度差は、溶融物が冷えているときにガラス繊維が表面で沈泥して「浮遊繊維」を形成するのを防ぐために大きすぎてはなりません。したがって、より高い金型温度が必要であり、これは溶融充填性能の向上と向上に役立ちます。また、溶接線強度の向上、製品表面仕上げの向上、および配向と変形の低減にも役立ちます。
ただし、金型温度が高いほど、冷却時間が長くなり、成形サイクルが長くなり、生産性が低下し、成形収縮率が高くなるため、高いほど良いとは言えません。金型温度の設定では、樹脂の種類、金型構造、ガラス繊維含有量なども考慮する必要があります。キャビティが複雑でガラス繊維含有量が多く、金型充填が困難な場合は、金型温度を適切に上げる必要があります。
03 噴射圧力
射出圧力は、ガラス繊維強化プラスチックの成形に大きな影響を与えます。射出圧力を高くすると、充填が促進され、ガラス繊維の分散が改善され、製品の収縮が減少しますが、せん断応力と配向が増加し、反りや変形が発生しやすくなり、難易度が低下し、オーバーフローの問題が発生することさえあります。したがって、「浮き繊維」現象を改善するためには、特定の状況に応じて、非強化プラスチックの射出圧力よりもわずかに高い射出圧力を上げる必要があります。
射出圧力の選択は、製品の肉厚、ゲートサイズ、その他の要因だけでなく、ガラス繊維の含有量と形状にも関係します。一般に、ガラス繊維の含有量が多いほど、ガラス繊維の長さが長くなり、射出圧力を大きくする必要があります。
04 背圧
スクリュー背圧の大きさは、溶融物中のガラス繊維の均一な分散、溶融物の流動性、溶融物の密度、製品の外観品質、および物理的および機械的特性に重要な影響を及ぼします。通常は、より高い背圧を使用することをお勧めします。 、「浮遊繊維」の現象を改善するのに役立ちます。ただし、背圧が高すぎると長繊維へのせん断効果が大きくなり、過熱により溶融物が劣化しやすくなり、変色や機械的性質の低下を招きます。したがって、背圧は非強化プラスチックよりもわずかに高く設定できます。
05 射出速度
より速い注入速度を使用すると、「フローティングファイバー」現象を改善できます。射出速度を上げると、ガラス繊維強化プラスチックが金型キャビティをすばやく充填し、ガラス繊維が流れ方向に沿って軸方向に急速に移動します。これは、ガラス繊維の分散を増やし、配向を減らし、強度を向上させるのに役立ちます。溶接線と製品の表面の清浄度は異なりますが、射出速度が速すぎて蛇行欠陥が形成され、プラスチック部品の外観に影響を与えるため、ノズルまたはゲートでの「スプレー」を回避するように注意する必要があります。
06 スクリュースピード
ガラス繊維強化プラスチックを可塑化する場合、ガラス繊維を損傷し、ガラス繊維表面の界面状態を破壊し、ガラス繊維と樹脂との間の結合強度を低下させる過度の摩擦および剪断力を回避するために、ねじ速度が高すぎてはならない。 、そして「フローティングファイバー」を悪化させます。 「現象、特にガラス繊維が長い場合、ガラス繊維の一部が破損するために長さが不均一になり、プラスチック部品の強度が不均一になり、製品の機械的特性が不安定になります。
プロセスの概要
上記の分析から、「浮遊繊維」の現象を改善するには、高い材料温度、高い金型温度、高い射出圧力と背圧、高い射出速度、および低いねじ速度の射出を使用する方が有益であることがわかります。
