Was sind die Floating-Faser-Phänomene bei der Fehleranalyse beim Spritzgießen?

Als die Form getestet wurde, funktionierten die verschiedenen Mechanismen grundsätzlich normal, aber das Produkt hatte ernsthafte Qualitätsprobleme mit radialen weißen Flecken auf der Oberfläche, und diese weißen Flecken wurden mit zunehmendem Glasfasergehalt schwerwiegender. Dieses Phänomen ist allgemein als "Floating Fiber" bekannt. Es handelt sich um eine Art von Glasfaserkunststoffprodukten, die anfällig für Oberflächenfehler sind, was für Automobilkunststoffteile mit hohen Anforderungen an das Aussehen nicht akzeptabel ist.

Ursachenanalyse:

Das Phänomen der "schwimmenden Faser" wird durch das Freilegen von Glasfasern verursacht. Die weiße Glasfaser wird während des Füll- und Fließvorgangs der Kunststoffschmelze an der Oberfläche freigelegt. Nach dem Kondensieren und Formen bildet es radiale weiße Markierungen auf der Oberfläche des Kunststoffteils. Wenn das Kunststoffteil schwarz ist Wenn der Farbunterschied zunimmt, wird er deutlicher. Die Hauptgründe für seine Entstehung sind wie folgt.

Erstens neigen die beiden beim Schmelzflussverfahren von Kunststoffen aufgrund der unterschiedlichen Fließfähigkeit der Glasfaser und des Harzes und der unterschiedlichen Massendichte dazu, sich zu trennen. Die Glasfaser geringer Dichte schwimmt an die Oberfläche und das dichtere Harz sinkt. Im Inneren ist die Glasfaser freigelegt;

Da die Kunststoffschmelze zweitens während des Fließvorgangs der Reibung und Scherkraft von Schnecke, Düse, Anguss und Anguss ausgesetzt ist, verursacht sie den Unterschied in der lokalen Viskosität und zerstört gleichzeitig die Grenzschicht auf die Oberfläche der Glasfaser und die Schmelzviskosität wird kleiner. , Je stärker die Grenzschicht beschädigt ist, desto geringer ist die Bindungskraft zwischen Glasfaser und Harz. Wenn die Bindungskraft bis zu einem bestimmten Niveau gering ist, löst sich die Glasfaser von der Bindung der Harzmatrix und sammelt sich allmählich an der Oberfläche an und legt sie frei;

Außerdem entsteht beim Einspritzen der Kunststoffschmelze in die Kavität ein "Fountain"-Effekt, dh die Glasfaser fließt von innen nach außen und berührt die Oberfläche der Kavität. Da die Oberflächentemperatur der Form niedrig ist, wird die Glasfaser mit geringem Gewicht und schneller Kondensation sofort gefriert, und wenn sie nicht rechtzeitig vollständig von der Schmelze umgeben werden kann, wird sie freigelegt und bildet "schwimmende Fasern".

Daher hängt die Bildung des Phänomens der "schwimmenden Faser" nicht nur mit der Zusammensetzung und den Eigenschaften von Kunststoffmaterialien zusammen, sondern auch mit dem Formverfahren, das eine größere Komplexität und Unsicherheit aufweist.

In der tatsächlichen Produktion gibt es verschiedene Maßnahmen, um das Phänomen der "Floating Fiber" zu verbessern. Die traditionellere Methode besteht darin, den Formmaterialien Verträglichkeits-, Dispergier- und Gleitmittel zuzusetzen, einschließlich Silan-Haftvermittler, Maleinsäureanhydrid-Pfropfkompatibilisierungsmittel, Silikonpulver, Fettsäure-Schmiermittel und einige inländische oder importierte Verwenden Sie diese Additive, um die Grenzflächenkompatibilität zwischen den Glasfasern zu verbessern und des Harzes, verbessern die Gleichmäßigkeit der dispergierten Phase und der kontinuierlichen Phase, erhöhen die Grenzflächenbindungsfestigkeit und verringern die Trennung der Glasfaser und des Harzes. Verbessern Sie die Belichtung von Glasfasern.

Einige von ihnen haben gute Wirkungen, aber die meisten sind teuer, erhöhen die Produktionskosten und beeinflussen auch die mechanischen Eigenschaften von Materialien. Beispielsweise sind die häufiger verwendeten flüssigen Silan-Haftvermittler nach der Zugabe schwer zu dispergieren und Kunststoffe lassen sich leicht formen. Das Problem der Klumpenbildung verursacht eine ungleichmäßige Zufuhr der Ausrüstung, eine ungleichmäßige Verteilung des Glasfasergehalts und ungleichmäßige mechanische Eigenschaften der Produkte.

In den letzten Jahren wurde auch das Verfahren der Zugabe von Kurzfasern oder hohlen Glasmikrokugeln übernommen. Die kleinen Kurzfasern oder hohlen Glasmikrokügelchen haben die Eigenschaften einer guten Fließfähigkeit und Dispergierbarkeit und sind leicht zu formen, stabile Grenzflächenkompatibilität mit dem Harz. Um den Zweck der Verbesserung der "schwimmenden Faser" zu erreichen, können insbesondere Hohlglasperlen auch die Schrumpfverformungsrate reduzieren, ein Nachverziehen des Produkts vermeiden, die Härte und den Elastizitätsmodul des Materials erhöhen und der Preis ist niedriger, aber der Nachteil ist, dass das Material schlagfest ist.

Lösung:

A. Anpassung des Formgusssystems

Das Formgusssystem steht in engem Zusammenhang mit der Entstehung des Phänomens der "schwimmenden Faser". Aufgrund der schlechten Fließfähigkeit glasfaserverstärkter Kunststoffe und der ungleichmäßigen Fließfähigkeit der beiden Komponenten Glasfaser und Harz sollte die Fließstrecke nicht zu groß sein und die Schmelze muss die Kavität schnell füllen, um eine gleichmäßige Verteilung der Glasfaser zu gewährleisten ohne Schlammintegration. Schicht zu einer "schwimmenden Faser".

Daher ist das Grundprinzip der Konstruktion des Angusssystems, dass der Querschnitt des Angusskanals groß und die Strömung gerade und kurz sein sollte. Stummelige Hauptläufer, Läufer und dicke Tore sollten verwendet werden. Die Angüsse können dünn, fächerförmig oder ringförmig sein und können auch mehrere Angüsse aufweisen, um den Materialfluss chaotisch zu machen, Glasfasern diffus zu machen und die Orientierung zu reduzieren. Es erfordert auch eine gute Absaugfunktion, die das durch die Verflüchtigung des Glasfaser-Oberflächenbehandlungsmittels erzeugte Gas sofort absaugen kann, um Fehler wie schlechtes Schweißen, Materialmangel und Verbrennungen zu vermeiden.

Für das Angusssystem der Griffabdeckungsform ist der längere Fließkanalprozess ein Faktor, der das schwerwiegende Phänomen der "schwimmenden Faser" verursacht, aber dies ist die Notwendigkeit der Formstruktur und kann nicht verkürzt werden, daher nur die Querschnittsgröße des Fließkanals und Die Torform und -größe werden angepasst. Der Anguss wird zu einem Fächeranguss geändert und die Größe des Angusses und des Angusskanals wird während des Formversuchsprozesses schrittweise erhöht.

Außerdem ist zu beachten, dass in dem Teil mit großer Wandstärke des Kunststoffteils tendenziell "schwimmende Fasern" auftreten. Dies liegt daran, dass der Fließgeschwindigkeitsgradient der Schmelze dort groß ist und die Mittengeschwindigkeit der Schmelze hoch ist, wenn die Schmelze fließt, und sie sich nahe der Kavitätenwand befindet. Die geringe Geschwindigkeit an der Stelle verstärkt die Schwimmneigung der Glasfaser und die Relativgeschwindigkeit ist geringer, was zu Stagnation und Ansammlung zu "schwimmenden Fasern" führt. Daher sollte die Wandstärke der Kunststoffteile möglichst gleichmäßig gestaltet und scharfe Ecken und Spalten vermieden werden, um einen reibungslosen Schmelzefluss zu gewährleisten.

B. Optimierung der Spritzgießprozessbedingungen

Die Formulierung geeigneter Formverfahrensbedingungen ist wesentlich, um das Phänomen der "schwimmenden Faser" zu verbessern. Die verschiedenen Elemente des Spritzgussverfahrens haben unterschiedliche Auswirkungen auf glasfaserverstärkte Kunststoffprodukte. Hier sind einige Grundregeln, die befolgt werden können.

C, Temperatur

Die erste ist die Fasstemperatur. Da der Schmelzindex von glasfaserverstärktem Kunststoff 30 bis 70 % niedriger ist als der von unverstärktem Kunststoff und seine Fließfähigkeit schlecht ist, sollte die Temperatur des Zylinders 10 bis 30 °C höher als normal sein. Eine Erhöhung der Zylindertemperatur kann die Schmelzviskosität verringern, die Fließfähigkeit verbessern, schlechtes Füllen und Schweißen vermeiden und dazu beitragen, die Dispersion von Glasfasern zu erhöhen und die Orientierung zu verringern, was zu einer geringeren Oberflächenrauheit des Produkts führt.

Aber die Zylindertemperatur ist nicht so hoch wie möglich. Eine zu hohe Temperatur erhöht die Neigung des Nylonpolymers, zu oxidieren und abzubauen, und die Farbe ändert sich, wenn sie schwach ist, und führt zu Verkokung und Schwärzung, wenn sie stark ist. Bei der Einstellung der Zylindertemperatur sollte die Temperatur der Einzugszone etwas höher als die herkömmliche Anforderung und etwas niedriger als die der Kompressionszone sein, um ihre Vorwärmwirkung zu nutzen, um die Scherwirkung der Schnecke auf die Glasfaser zu reduzieren und zu reduzieren die lokale Viskosität. Der Unterschied und die Beschädigung der Oberfläche der Glasfaser stellen die Haftfestigkeit zwischen Glasfaser und Harz sicher. Die Schmelztemperatur von PA66 33% GF beträgt 275~280℃, die höchste Temperatur sollte 300℃ nicht überschreiten und die Zylindertemperatur kann innerhalb dieses Bereichs gewählt werden.

Die zweite ist die Formtemperatur. Der Temperaturunterschied zwischen Werkzeug und Schmelze sollte nicht zu groß sein, damit die Glasfasern bei kalter Schmelze nicht an der Oberfläche versanden und sich "schwimmende Fasern" bilden. Daher ist eine höhere Formtemperatur erforderlich, die zur Verbesserung der Schmelzefüllleistung und zur Erhöhung der Schweißnahtfestigkeit nützlich ist, die Oberflächengüte des Produkts verbessert und die Orientierung und Verformung verringert.

Je höher jedoch die Formtemperatur, desto länger die Abkühlzeit, desto länger der Formzyklus, desto geringer die Produktivität und desto höher die Formschrumpfung, also umso höher ist nicht, desto besser. Bei der Einstellung der Werkzeugtemperatur sollten auch die Harzsorte, die Werkzeugstruktur, der Glasfasergehalt usw. berücksichtigt werden. Wenn die Kavität komplex ist, der Glasfasergehalt hoch ist und die Formfüllung schwierig ist, sollte die Formtemperatur entsprechend erhöht werden. Für die Autogriffabdeckung aus PA66 33% GF wählen wir als Werkzeugtemperatur 110°C.

D, Druck

Der Spritzdruck hat einen großen Einfluss auf das Spritzgießen von glasfaserverstärkten Kunststoffen. Ein höherer Injektionsdruck ist förderlich für das Füllen, verbessert die Glasfaserdispersion und reduziert die Produktschrumpfung, erhöht jedoch die Scherspannung und die Orientierung, was leicht zu Verzug und Verformung und Schwierigkeiten beim Entformen führt, sogar zu Überlaufproblemen führt, um so die "schwimmende Faser" zu verbessern ist es erforderlich, den Spritzdruck je nach Situation etwas höher als den Spritzdruck von unverstärkten Kunststoffen zu erhöhen. Die Wahl des Einspritzdrucks hängt nicht nur von der Produktwandstärke, der Angussgröße und anderen Faktoren ab, sondern auch vom Glasfasergehalt und der Form. Generell gilt: Je höher der Glasfaseranteil, desto länger die Glasfaserlänge, desto höher sollte der Injektionsdruck sein.

Die Größe des Schneckenstaudrucks hat einen wichtigen Einfluss auf die gleichmäßige Verteilung der Glasfasern in der Schmelze, die Fließfähigkeit der Schmelze, die Dichte der Schmelze, das Aussehen des Produkts und die mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Es ist in der Regel von Vorteil, einen höheren Gegendruck zu verwenden, um das Phänomen der "schwimmenden Faser" zu verbessern. Ein zu hoher Gegendruck hat jedoch eine stärkere Scherwirkung auf die langen Fasern, wodurch die Schmelze aufgrund von Überhitzung leicht abgebaut wird, was zu einer Verfärbung und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt. Daher kann der Staudruck etwas höher eingestellt werden als beim unverstärkten Kunststoff.

E. Einspritzgeschwindigkeit

Die Verwendung einer höheren Einspritzgeschwindigkeit kann das Phänomen der "schwebenden Faser" verbessern. Erhöhen Sie die Einspritzgeschwindigkeit, damit der glasfaserverstärkte Kunststoff den Formhohlraum schnell ausfüllt und die Glasfaser eine schnelle axiale Bewegung entlang der Fließrichtung macht, was die Dispersion der Glasfaser erhöht, die Orientierung verringert, die Festigkeit verbessert der Schweißnaht und der Oberflächenreinheit des Produkts, jedoch ist darauf zu achten, dass durch die zu hohe Einspritzgeschwindigkeit kein "Spritzen" an der Düse oder dem Anschnitt, die Bildung von Serpentinenfehlern und die Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes des Kunststoffteils vermieden wird.

F. Schneckendrehzahl

Beim Plastifizieren von glasfaserverstärkten Kunststoffen sollte die Schneckendrehzahl nicht zu hoch sein, um übermäßige Reibung und Scherkräfte zu vermeiden, die die Glasfaser beschädigen, den Grenzflächenzustand der Glasfaseroberfläche zerstören, die Bindungsfestigkeit zwischen Glasfaser und Harz verringern und verschlimmern die "schwimmende Faser". „Phänomene, insbesondere wenn die Glasfaser länger ist, kommt es aufgrund eines Teils des Glasfaserbruchs zu einer ungleichmäßigen Länge, was zu einer ungleichen Festigkeit der Kunststoffteile und instabilen mechanischen Eigenschaften des Produkts führt.

Aus der obigen Analyse geht hervor, dass die Verwendung von hoher Materialtemperatur, hoher Werkzeugtemperatur, hohem Druck, hoher Geschwindigkeit und niedriger Schneckengeschwindigkeit von Vorteil ist, um das Phänomen der "schwimmenden Faser" zu verbessern.Mehr über: Horizontale Spritzgießmaschine