사출 성형 결함 분석에서 부유 섬유 현상은 무엇입니까?

금형을 테스트했을 때 각종 기구는 기본적으로 정상 작동하고 있었지만, 제품 표면에 방사상 백색 표시가 있는 등 외관 품질에 심각한 문제가 있었으며, 이 백색 표시는 유리 섬유 함량이 증가함에 따라 더욱 심각해졌습니다. 이 현상은 일반적으로 "플로팅 섬유"로 알려져 있으며 표면 결함이 발생하기 쉬운 유리 섬유 플라스틱 제품의 일종으로 외관 요구 사항이 높은 자동차 플라스틱 부품에는 허용되지 않습니다.

원인 분석:

"플로팅 섬유" 현상은 유리 섬유의 노출로 인해 발생합니다. 흰색 유리 섬유는 플라스틱 용융 충전 및 유동 공정 중에 표면에 노출됩니다. 응축 및 성형 후 플라스틱 부품의 표면에 방사상 흰색 표시가 생깁니다. 플라스틱 부분이 검은색일 때 색상 차이가 커지면 더 명확해집니다. 그 형성의 주요 이유는 다음과 같습니다.

먼저 플라스틱 멜트플로우 공정에서 유리섬유와 수지의 유동성 차이, 질량밀도 차이로 인해 둘은 분리되는 경향이 있다. 저밀도 유리 섬유는 표면에 뜨고 밀도가 높은 수지는 가라앉습니다. 내부에는 유리 섬유가 노출되어 있습니다.

둘째, 플라스틱 용융물은 유동 과정에서 스크류, 노즐, 러너 및 게이트의 마찰 및 전단력을 받기 때문에 국소 점도의 차이를 유발함과 동시에 표면의 계면층을 파괴합니다. 유리 섬유의 표면과 용융 점도가 작아집니다. , 계면층의 손상이 심할수록 유리섬유와 수지 사이의 결합력이 작아진다. 결합력이 일정 수준으로 작을 때 유리 섬유는 수지 매트릭스의 결합을 제거하고 점차적으로 표면에 축적되어 노출됩니다.

또한 플라스틱 용융물이 캐비티에 주입되면 "샘" 효과, 즉 유리 섬유가 내부에서 외부로 흘러 캐비티 표면과 접촉하게 됩니다. 금형 표면 온도가 낮기 때문에 가볍고 결로가 빠른 유리 섬유는 순간적으로 얼어붙어 시간이 지나면서 완전히 녹지 않으면 노출되어 "떠 있는 섬유"를 형성합니다.

따라서 "플로팅 섬유" 현상의 형성은 플라스틱 재료의 구성 및 특성과 관련이 있을 뿐만 아니라 더 복잡하고 불확실한 성형 공정과 관련이 있습니다.

실제 생산에서는 "섬유가 뜨는" 현상을 개선하기 위한 다양한 조치가 있습니다. 보다 전통적인 방법은 실란 커플링제, 말레산 무수물 그래프트 상용화제, 실리콘 분말, 지방산 윤활제 및 일부 국내 또는 수입을 포함하여 성형 재료에 상용화제, 분산제 및 윤활제를 추가하는 것입니다. 이러한 첨가제를 사용하여 유리 섬유 사이의 계면 호환성을 개선합니다. 및 수지, 분산상 및 연속상의 균일성을 개선하고 계면 결합 강도를 증가시키며 유리 섬유와 수지의 분리를 감소시킨다. 유리 섬유의 노출을 향상시킵니다.

그 중 일부는 좋은 효과를 나타내지만 대부분은 비싸고 생산 비용이 증가하며 재료의 기계적 특성에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 더 일반적으로 사용되는 액체 실란 커플링제는 첨가 후 분산되기 어렵고 플라스틱은 형성하기 쉽습니다. 덩어리 형성 문제는 장비의 불균일한 공급, 유리 섬유 함량의 불균일한 분포 및 제품의 불균일한 기계적 특성을 야기합니다.

최근에는 단섬유 또는 중공 유리 미소구체를 첨가하는 방법도 채택되고 있다. 작은 크기의 단섬유 또는 중공 유리 미소구체는 유동성 및 분산성이 양호하고 수지와의 안정적인 계면 상용성을 형성하기 쉬운 특성을 갖는다. "부유 섬유"를 개선하는 목적을 달성하기 위해 특히 중공 유리 구슬은 수축 변형률을 줄이고 제품의 후 뒤틀림을 방지하며 재료의 경도 및 탄성 계수를 증가시키며 가격은 더 낮지만 단점이 있습니다. 소재가 충격에 강하다는 점에서 성능이 떨어집니다.

해결책:

가. 금형 주조 시스템의 조정

주형 주조 시스템은 "플로팅 섬유" 현상의 형성과 밀접한 관련이 있습니다. 유리 섬유 강화 플라스틱의 낮은 유동성과 유리 섬유와 수지의 두 성분의 일관성 없는 유동성을 고려할 때, 유동 거리는 너무 길지 않아야 하고 용융물은 유리 섬유의 균일한 분산을 보장하기 위해 캐비티를 빠르게 채워야 합니다. 슬러지 통합 없이. "플로팅 섬유"를 형성하는 층.

따라서 게이팅 시스템 설계의 기본 원칙은 러너의 단면이 크고 흐름이 직선적이고 짧아야 한다는 것입니다. 뭉툭한 메인 러너, 러너 및 두꺼운 게이트를 사용해야 합니다. 게이트는 얇고 부채꼴 또는 링 모양일 수 있으며 재료 흐름을 혼란스럽게 만들고 유리 섬유를 확산시키고 방향을 줄이기 위해 다중 게이트가 될 수도 있습니다. 또한 유리 섬유 표면 처리제의 휘발에 의해 발생하는 가스를 신속하게 배출하여 용접 불량, 재료 부족 및 화상과 같은 결함을 방지할 수 있는 우수한 배기 기능이 필요합니다.

핸들 커버 금형의 게이팅 시스템의 경우 더 긴 유로 프로세스는 심각한 "플로팅 파이버" 현상을 일으키는 요인이지만 이것은 금형 구조의 필요이며 단축할 수 없으므로 유로 단면 크기만 그리고 게이트의 형태와 크기가 조정됩니다. 게이트는 팬 게이트로 변경되며 금형 시험 과정에서 게이트와 러너의 크기가 점차 증가합니다.

또한 플라스틱 부분의 두께가 두꺼운 부분에서 "부유 섬유"가 나타나는 경향이 있음을 유의해야 합니다. 그곳에서 용융물의 유속 구배가 크고 용융물이 흐를 때 용융물의 중심속도가 높고 캐비티 벽에 가깝기 때문이다. 해당 위치의 낮은 속도는 유리 섬유가 뜨는 경향을 강화하고 상대 속도가 느려져 정체 및 축적이 발생하여 "떠 있는 섬유"를 형성합니다. 따라서 플라스틱 부품의 벽 두께는 가능한 한 균일해야 하며, 용융물의 원활한 흐름을 보장하기 위해 날카로운 모서리와 틈을 피해야 합니다.

B. 사출 성형 공정 조건의 최적화

"플로팅 섬유" 현상을 개선하려면 적절한 성형 공정 조건의 공식화가 필수적입니다. 사출 성형 공정의 다양한 요소는 유리 섬유 강화 플라스틱 제품에 서로 다른 영향을 미칩니다. 다음은 따를 수 있는 몇 가지 기본 규칙입니다.

C, 온도

첫 번째는 배럴 온도입니다. 유리섬유강화플라스틱의 용융지수는 비강화플라스틱에 비해 30~70% 낮고 유동성이 좋지 않기 때문에 배럴의 온도는 평소보다 10~30℃ 높아야 한다. 배럴 온도를 높이면 용융 점도를 낮추고 유동성을 개선하며 불량 충전 및 용접을 방지하고 유리 섬유의 분산을 증가시키고 방향을 감소시켜 제품 표면 거칠기를 낮출 수 있습니다.

그러나 배럴 온도는 가능한 높지 않습니다. 온도가 너무 높으면 나일론 폴리머가 산화 및 분해되는 경향이 증가하고, 미미하면 색상이 변하고, 심하면 코킹 및 흑화를 유발합니다. 배럴 온도를 설정할 때 공급 섹션의 온도는 기존 요구 사항보다 약간 높고 압축 섹션보다 약간 낮아야 예열 효과를 사용하여 유리 섬유에 대한 나사의 전단 효과를 줄이고 감소시킵니다. 국소 점도. 유리 섬유 표면의 차이와 손상은 유리 섬유와 수지 사이의 결합 강도를 보장합니다. PA66 33% GF의 용융온도는 275~280℃이며 최고온도는 300℃를 넘지 않아야 하며 배럴온도는 이 범위 내에서 선택이 가능하다.

두 번째는 금형 온도입니다. 금형과 용융물 사이의 온도 차이는 용융물이 차가울 때 유리 섬유가 표면에 침사되어 "떠 있는 섬유"를 형성하는 것을 방지하기 위해 너무 커서는 안 됩니다. 따라서 더 높은 금형 온도가 필요하며 이는 용융 충진 성능을 향상시키고 증가시키는 데 유용하며 웰드 라인 강도, 제품 표면 조도 향상, 배향 및 변형 감소에도 유리합니다.

그러나 금형 온도가 높을수록 냉각 시간이 길어질수록 성형 주기가 길어질수록 생산성이 낮아지고 성형 수축률이 높아지므로 높을수록 좋은 것은 아닙니다. 금형 온도를 설정할 때 수지 종류, 금형 구조, 유리 섬유 함량 등도 고려해야 합니다. 캐비티가 복잡하고 유리 섬유 함량이 높고 금형 충전이 어려우면 금형 온도를 적절하게 높여야합니다. PA66 33% GF로 만든 자동차 핸들 커버의 경우 우리가 선택한 금형 온도는 110°C입니다.

D, 압력

사출 압력은 유리 섬유 강화 플라스틱의 성형에 큰 영향을 미칩니다. 더 높은 사출 압력은 충전, 유리 섬유 분산 개선 및 제품 수축 감소에 도움이 되지만, 전단 응력 및 방향을 증가시켜 쉽게 뒤틀림 및 변형을 일으키고 탈형 어려움을 일으키며 오버플로 문제를 일으키기 때문에 "부유 섬유"를 개선합니다. 현상, 특정 상황에 따라 비강화 플라스틱의 사출 압력보다 약간 높은 사출 압력을 높일 필요가 있습니다. 사출 압력의 선택은 제품 벽 두께, 게이트 크기 및 기타 요인과 관련이 있을 뿐만 아니라 유리 섬유 함량 및 모양과도 관련이 있습니다. 일반적으로 유리 섬유 함량이 높을수록 유리 섬유 길이가 길어질수록 사출 압력이 커야 합니다.

스크류 배압의 크기는 용융물 내 유리 섬유의 균일한 분산, 용융물의 유동성, 용융물의 밀도, 제품의 외관 품질 및 기계적 및 물리적 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 더 높은 배압을 사용하는 것이 유리하며 "섬유 부유" 현상을 개선하는 데 도움이 됩니다. 그러나 배압이 과도하게 높으면 장섬유에 더 큰 전단 효과가 발생하여 과열로 인해 용융물이 쉽게 열화되어 변색 및 기계적 물성이 저하됩니다. 따라서 배압은 비강화 플라스틱보다 약간 높게 설정할 수 있습니다.

마. 사출 속도

더 빠른 사출 속도를 사용하면 "플로팅 파이버" 현상을 개선할 수 있습니다. 사출 속도를 높여 유리 섬유 강화 플라스틱이 금형 캐비티를 빠르게 채우고 유리 섬유가 흐름 방향을 따라 빠르게 축 방향으로 이동하여 유리 섬유의 분산을 높이고 방향을 줄이고 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 제품의 웰드 라인 및 표면 청결도는 높지만 사출 속도가 너무 빨라서 노즐이나 게이트에 "스프레이"가 발생하여 구불구불한 결함이 발생하고 플라스틱 부품의 외관에 영향을 미치지 않도록 주의해야 합니다.

F. 나사 속도

유리 섬유 강화 플라스틱을 가소화할 때 스크류 속도는 유리 섬유를 손상시키고 유리 섬유 표면의 계면 상태를 파괴하고 유리 섬유와 수지 사이의 결합 강도를 감소시키는 과도한 마찰 및 전단력을 피하기 위해 너무 높아서는 안됩니다. , "부유 섬유"를 악화시킵니다. "현상, 특히 유리 섬유가 더 길면 유리 섬유 파단 부분으로 인해 길이가 고르지 않아 플라스틱 부품의 강도가 균일하지 않고 제품의 기계적 특성이 불안정해집니다.

위의 분석을 통해 높은 재료 온도, 높은 금형 온도, 고압, 고속 및 낮은 스크류 속도 사출을 사용하는 것이 "플로팅 섬유" 현상을 개선하는 데 유리하다는 것을 알 수 있습니다.자세히 알아보기: 수평 사출 성형기