ปรากฏการณ์เส้นใยลอยตัวในการวิเคราะห์ข้อบกพร่องของการฉีดขึ้นรูปคืออะไร?

เมื่อทดสอบแม่พิมพ์แล้ว กลไกต่างๆ ก็ใช้งานได้ตามปกติ แต่ผลิตภัณฑ์มีปัญหาด้านรูปลักษณ์ที่รุนแรง โดยมีรอยสีขาวในแนวรัศมีบนพื้นผิว และเครื่องหมายสีขาวนี้รุนแรงมากขึ้นเมื่อปริมาณใยแก้วเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกกันทั่วไปว่า " "Floating fiber" เป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกใยแก้วชนิดหนึ่งที่มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิว ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับชิ้นส่วนพลาสติกยานยนต์ที่มีข้อกำหนดลักษณะสูง

การวิเคราะห์สาเหตุ:

ปรากฏการณ์ "เส้นใยลอยน้ำ" เกิดจากการสัมผัสใยแก้ว เส้นใยแก้วสีขาวถูกเปิดเผยบนพื้นผิวระหว่างกระบวนการเติมและการไหลของพลาสติกหลอมเหลว หลังจากการควบแน่นและการขึ้นรูป จะเกิดรอยสีขาวในแนวรัศมีบนพื้นผิวของชิ้นส่วนพลาสติก เมื่อชิ้นส่วนพลาสติกเป็นสีดำ เมื่อความแตกต่างของสีเพิ่มขึ้นก็จะเห็นได้ชัดเจนขึ้น สาเหตุหลักของการก่อตัวมีดังนี้

ประการแรก ในกระบวนการหลอมพลาสติก เนื่องจากความแตกต่างในการไหลของใยแก้วและเรซิน และความหนาแน่นของมวลที่แตกต่างกัน ทั้งสองมีแนวโน้มที่จะแยกออกจากกัน ใยแก้วความหนาแน่นต่ำจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ และเรซินที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะจมลง ข้างใน ใยแก้วถูกเปิดเผย;

ประการที่สอง เนื่องจากพลาสติกหลอมต้องได้รับแรงเสียดทานและแรงเฉือนของสกรู หัวฉีด รันเนอร์ และเกทระหว่างกระบวนการไหล จะทำให้ความหนืดเฉพาะที่ต่างกันออกไป และในขณะเดียวกัน ก็จะทำลายชั้นอินเทอร์เฟซบน พื้นผิวของใยแก้วและความหนืดหลอมจะเล็กลง , ยิ่งชั้นอินเตอร์เฟสได้รับความเสียหายรุนแรงมากเท่าใด แรงยึดเหนี่ยวระหว่างใยแก้วกับเรซินก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อแรงยึดเหนี่ยวน้อยถึงระดับหนึ่ง ใยแก้วจะขจัดพันธะของเมทริกซ์เรซินและค่อยๆ สะสมสู่พื้นผิวและเผยออก

นอกจากนี้ เมื่อฉีดพลาสติกหลอมเข้าไปในโพรง จะทำให้เกิด "น้ำพุ" กล่าวคือ ใยแก้วจะไหลจากภายในสู่ภายนอกและสัมผัสกับพื้นผิวของโพรง เนื่องจากอุณหภูมิพื้นผิวของแม่พิมพ์ต่ำ เส้นใยแก้วที่มีน้ำหนักเบาและการควบแน่นอย่างรวดเร็วจะแข็งตัวทันที และหากไม่สามารถล้อมรอบอย่างเต็มที่ด้วยการหลอมละลายได้ทันเวลา เส้นใยแก้วจะสัมผัสและก่อตัวเป็น "เส้นใยลอยน้ำ"

ดังนั้น การก่อตัวของปรากฏการณ์ "เส้นใยลอยน้ำ" ไม่ได้เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบและลักษณะของวัสดุพลาสติกเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการขึ้นรูปซึ่งมีความซับซ้อนและความไม่แน่นอนมากขึ้น

ในการผลิตจริงมีมาตรการหลายอย่างในการปรับปรุงปรากฏการณ์ของ "เส้นใยลอยน้ำ" วิธีการแบบเดิมคือการเพิ่มสารที่เข้ากันได้ สารช่วยกระจายตัว และสารหล่อลื่นให้กับวัสดุการขึ้นรูป รวมถึงสารจับคู่ไซเลน สารเข้ากันได้สำหรับการรับสินบนมาลิก แอนไฮไดรด์ ผงซิลิโคน สารหล่อลื่นกรดไขมัน และสารเติมแต่งในประเทศหรือนำเข้าบางชนิด ใช้สารเติมแต่งเหล่านี้เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ของส่วนต่อประสานระหว่างใยแก้ว และเรซิน ปรับปรุงความสม่ำเสมอของเฟสที่กระจายตัวและเฟสต่อเนื่อง เพิ่มความแข็งแรงในการยึดติดของอินเทอร์เฟซ และลดการแยกเส้นใยแก้วและเรซิน ปรับปรุงการเปิดรับแสงของใยแก้ว

บางส่วนมีผลดี แต่ส่วนใหญ่มีราคาแพง เพิ่มต้นทุนการผลิต และส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุด้วย ตัวอย่างเช่น สารคัปปลิ้งไซเลนเหลวที่ใช้กันทั่วไปจะกระจายตัวได้ยากหลังจากถูกเติม และพลาสติกจะก่อตัวได้ง่าย ปัญหาการเกิดก้อนจะทำให้การป้อนอุปกรณ์ไม่สม่ำเสมอ การกระจายปริมาณใยแก้วไม่สม่ำเสมอ และคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ที่ไม่สม่ำเสมอ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการนำวิธีการเพิ่มเส้นใยสั้นหรือไมโครสเฟียร์แก้วกลวงมาใช้ เส้นใยสั้นขนาดเล็กหรือไมโครสเฟียร์แบบแก้วกลวงมีลักษณะการไหลที่ดีและกระจายตัวได้ดี และง่ายต่อการสร้างอินเทอร์เฟซที่เสถียรกับเรซิน เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการปรับปรุง "เส้นใยลอย" โดยเฉพาะอย่างยิ่งลูกปัดแก้วกลวงยังสามารถลดอัตราการเปลี่ยนรูปการหดตัว หลีกเลี่ยงการแปรปรวนของผลิตภัณฑ์ เพิ่มความแข็งและโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุ และราคาต่ำกว่า แต่ข้อเสีย คือวัสดุที่ทนทานต่อแรงกระแทก สมรรถนะลดลง

วิธีการแก้:

ก. การปรับระบบหล่อแม่พิมพ์

ระบบการหล่อแม่พิมพ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการก่อตัวของปรากฏการณ์ "เส้นใยลอยน้ำ" ในแง่ของการไหลที่ไม่ดีของพลาสติกเสริมแรงด้วยใยแก้วและการไหลที่ไม่สอดคล้องกันของส่วนประกอบทั้งสองของใยแก้วและเรซิน ระยะการไหลไม่ควรยาวเกินไป และการหลอมจะต้องเติมช่องอย่างรวดเร็วเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายตัวของใยแก้วสม่ำเสมอ โดยไม่ต้องรวมตะกอน เลเยอร์เพื่อสร้าง "เส้นใยลอย"

ดังนั้น หลักการพื้นฐานของการออกแบบระบบเกตคือหน้าตัดของตัววิ่งควรมีขนาดใหญ่ และการไหลควรตรงและสั้น ควรใช้นักวิ่งหลัก นักวิ่งและประตูหนา ประตูสามารถบาง รูปพัดลม หรือรูปวงแหวน และยังสามารถหลายประตูเพื่อทำให้การไหลของวัสดุไม่เป็นระเบียบ ใยแก้วกระจาย และลดการวางแนว นอกจากนี้ยังต้องมีฟังก์ชันไอเสียที่ดี ซึ่งสามารถระบายก๊าซที่เกิดจากการระเหยของสารปรับสภาพพื้นผิวใยแก้วออกได้ทันที เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น การเชื่อมที่ไม่ดี การขาดวัสดุ และการไหม้

สำหรับระบบเกตของแม่พิมพ์ฝาครอบมือจับ กระบวนการช่องทางการไหลที่ยาวขึ้นเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ "เส้นใยลอย" ที่ร้ายแรง แต่นี่เป็นความต้องการของโครงสร้างแม่พิมพ์และไม่สามารถย่อให้สั้นลงได้ ดังนั้นเฉพาะขนาดหน้าตัดของช่องการไหลเท่านั้น และรูปแบบประตูและขนาดจะถูกปรับ ประตูถูกเปลี่ยนเป็นประตูพัดลม และขนาดของเกตและรันเนอร์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นในระหว่างกระบวนการทดลองแม่พิมพ์

นอกจากนี้ควรสังเกตว่า "เส้นใยลอย" มีแนวโน้มที่จะปรากฏในชิ้นส่วนที่มีความหนาของผนังขนาดใหญ่ของชิ้นส่วนพลาสติก ทั้งนี้เป็นเพราะการไล่ระดับความเร็วการไหลของของหลอมเหลวมีขนาดใหญ่ และความเร็วศูนย์กลางของการหลอมจะสูงเมื่อหลอมเหลว และใกล้กับผนังโพรง ความเร็วต่ำที่ตำแหน่งจะเพิ่มแนวโน้มที่ใยแก้วจะลอย และความเร็วสัมพัทธ์จะช้าลง ส่งผลให้เกิดความเมื่อยล้าและสะสมจนเกิดเป็น "เส้นใยลอย" ดังนั้นความหนาของผนังของชิ้นส่วนพลาสติกควรทำให้สม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และควรหลีกเลี่ยงมุมและช่องว่างที่แหลมคมเพื่อให้แน่ใจว่าการหลอมละลายจะราบรื่น

B. การเพิ่มประสิทธิภาพของสภาวะกระบวนการฉีดขึ้นรูป

การกำหนดเงื่อนไขกระบวนการขึ้นรูปที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงปรากฏการณ์ "เส้นใยลอย" องค์ประกอบต่างๆ ของกระบวนการฉีดขึ้นรูปมีผลต่อผลิตภัณฑ์พลาสติกเสริมใยแก้วที่แตกต่างกัน ต่อไปนี้เป็นกฎพื้นฐานบางประการที่สามารถปฏิบัติตามได้

C อุณหภูมิ

อย่างแรกคืออุณหภูมิของถัง เนื่องจากดัชนีการหลอมละลายของพลาสติกเสริมใยแก้วนั้นต่ำกว่าพลาสติกไม่เสริมแรง 30% ถึง 70% และมีความลื่นไหลไม่ดี อุณหภูมิของถังจึงควรสูงกว่าปกติ 10 ถึง 30°C การเพิ่มอุณหภูมิบาร์เรลสามารถลดความหนืดหลอม ปรับปรุงความลื่นไหล หลีกเลี่ยงการเติมและการเชื่อมที่ไม่ดี และช่วยเพิ่มการกระจายตัวของใยแก้วและลดการวางแนว ส่งผลให้ความหยาบผิวของผลิตภัณฑ์ลดลง

แต่อุณหภูมิของถังไม่สูงเท่าที่จะมากได้ อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะทำให้ไนลอนโพลีเมอร์มีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์และเสื่อมสภาพมากขึ้น และสีจะเปลี่ยนไปเมื่อถูกเล็กน้อย และจะทำให้เกิดโค้กและดำคล้ำเมื่อเกิดความรุนแรง เมื่อตั้งอุณหภูมิถัง อุณหภูมิของส่วนป้อนควรสูงกว่าข้อกำหนดทั่วไปเล็กน้อย และต่ำกว่าส่วนบีบอัดเล็กน้อย เพื่อใช้ผลอุ่นก่อนเพื่อลดผลกระทบของสกรูบนใยแก้ว เฉือน และลด ความหนืดท้องถิ่น ความแตกต่างและความเสียหายต่อพื้นผิวของใยแก้วช่วยให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างใยแก้วกับเรซิน อุณหภูมิหลอมเหลวของ PA66 33% GF คือ 275~280℃ อุณหภูมิสูงสุดไม่ควรเกิน 300℃ และสามารถเลือกอุณหภูมิบาร์เรลภายในช่วงนี้

ประการที่สองคืออุณหภูมิแม่พิมพ์ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแม่พิมพ์และการหลอมไม่ควรมากเกินไปเพื่อป้องกันไม่ให้เส้นใยแก้วตกตะกอนบนพื้นผิวเมื่อหลอมเย็น ทำให้เกิด "เส้นใยลอย" ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพการเติมหลอมและการเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ต่อความแข็งแรงของแนวเชื่อม ปรับปรุงผิวผลิตภัณฑ์ และลดการวางแนวและการเสียรูป

อย่างไรก็ตาม ยิ่งอุณหภูมิของแม่พิมพ์สูงขึ้น เวลาทำความเย็นนานขึ้น รอบการขึ้นรูปนานขึ้น ผลผลิตก็จะต่ำลง และการหดตัวของแม่พิมพ์สูงขึ้น ดังนั้นยิ่งสูงก็ไม่ยิ่งดี เมื่อตั้งอุณหภูมิแม่พิมพ์ ควรพิจารณาถึงความหลากหลายของเรซิน โครงสร้างแม่พิมพ์ ปริมาณใยแก้ว ฯลฯ เมื่อโพรงมีความซับซ้อน ปริมาณใยแก้วจะสูงและยากต่อการเติมแม่พิมพ์ ควรเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์อย่างเหมาะสม สำหรับที่ครอบมือจับรถยนต์ทำจาก PA66 33% GF อุณหภูมิของแม่พิมพ์ที่เราเลือกคือ 110°C

D ความดัน

แรงดันฉีดมีอิทธิพลอย่างมากต่อการขึ้นรูปพลาสติกเสริมใยแก้ว แรงดันฉีดที่สูงขึ้นเอื้อต่อการเติม ปรับปรุงการกระจายใยแก้วและลดการหดตัวของผลิตภัณฑ์ แต่จะเพิ่มความเค้นเฉือนและการวางแนว ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวและการเสียรูปได้ง่าย และความยากลำบากในการถอดประกอบ แม้กระทั่งนำไปสู่ปัญหาน้ำล้น ดังนั้นเพื่อปรับปรุง "เส้นใยลอย" ปรากฏการณ์จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันฉีดให้สูงกว่าแรงดันฉีดของพลาสติกที่ไม่เสริมแรงเล็กน้อยตามสถานการณ์เฉพาะ การเลือกแรงดันฉีดไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับความหนาของผนังผลิตภัณฑ์ ขนาดประตู และปัจจัยอื่นๆ แต่ยังเกี่ยวข้องกับเนื้อหาและรูปร่างของใยแก้วด้วย โดยทั่วไป ยิ่งใยแก้วมีปริมาณใยแก้วสูง ความยาวของเส้นใยแก้วยิ่งนาน แรงดันในการฉีดก็จะยิ่งมากขึ้น

ขนาดของแรงดันย้อนกลับของสกรูมีผลสำคัญต่อการกระจายตัวของเส้นใยแก้วในการหลอมที่สม่ำเสมอ ความลื่นไหลของการหลอม ความหนาแน่นของการหลอม คุณภาพของรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ และคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ มักจะเป็นประโยชน์ที่จะใช้แรงดันย้อนกลับที่สูงขึ้น ช่วยปรับปรุงปรากฏการณ์ของ "เส้นใยลอย" อย่างไรก็ตาม แรงดันย้อนกลับที่สูงเกินไปจะมีผลในการเฉือนที่มากขึ้นบนเส้นใยยาว ทำให้การหลอมละลายได้ง่ายเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสีและการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกล ดังนั้น แรงดันย้อนกลับสามารถตั้งค่าให้สูงกว่าพลาสติกที่ไม่เสริมแรงได้เล็กน้อย

E. ความเร็วในการฉีด

การใช้ความเร็วในการฉีดที่เร็วขึ้นสามารถปรับปรุงปรากฏการณ์ "เส้นใยลอย" ได้ เพิ่มความเร็วในการฉีด เพื่อให้พลาสติกเสริมใยแก้วเติมโพรงแม่พิมพ์อย่างรวดเร็ว และใยแก้วทำให้เคลื่อนที่ตามแนวแกนอย่างรวดเร็วตามทิศทางการไหล ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการเพิ่มการกระจายตัวของใยแก้ว ลดการวางแนว ปรับปรุงความแข็งแรง ของแนวเชื่อมและความสะอาดพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ แต่ควรให้ความสนใจเพื่อหลีกเลี่ยง "การฉีดพ่น" ที่หัวฉีดหรือประตูเนื่องจากความเร็วในการฉีดที่เร็วเกินไป ทำให้เกิดข้อบกพร่องคดเคี้ยวและส่งผลต่อรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนพลาสติก

F. ความเร็วของสกรู

เมื่อทำการ plasticizing พลาสติกเสริมใยแก้ว ความเร็วของสกรูไม่ควรสูงเกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียดสีและแรงเฉือนที่มากเกินไปซึ่งจะทำให้เส้นใยแก้วเสียหาย ทำลายสถานะส่วนต่อประสานของพื้นผิวใยแก้ว ลดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างใยแก้วกับเรซิน และทำให้ "เส้นใยลอย" รุนแรงขึ้น “ปรากฏการณ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใยแก้วยาวขึ้น จะมีความยาวไม่เท่ากันเนื่องจากส่วนหนึ่งของการแตกหักของใยแก้ว ส่งผลให้ชิ้นส่วนพลาสติกมีความแข็งแรงไม่เท่ากันและคุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์ไม่เสถียร

จากการวิเคราะห์ข้างต้น จะเห็นได้ว่าการใช้อุณหภูมิวัสดุสูง อุณหภูมิแม่พิมพ์สูง แรงดันสูง ความเร็วสูง และการฉีดด้วยความเร็วสกรูต่ำจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงปรากฏการณ์ "เส้นใยลอย" ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ: เครื่องฉีดขึ้นรูปแนวนอน