尼龙(PA)用玻璃纤维(GF)增强改性后,其强度、硬度、耐疲劳性、尺寸稳定性、耐蠕变性等均有很大提高。玻纤在PA树脂基体中的分散性与粘结强度对产品性能影响很大。在实际生产过程中,玻纤增强PA注射成型制品常存在各种缺陷。
近日,国高材分析测试中心收到客户咨询,他们需要制备100*100*2mm的玻纤增强PA方板,每批次约500片,制备的时候,由于增强PA容易出现外观不良,造成材料投入成本上涨50%,希望国高材分析测试中心能找到其外观不良的原因并给出优化方案。
01
定位问题
问题1:客户的增强PA出现的外观不良是哪种不良?
分析:注塑常见的外观不良很多,本次注塑的样品为流道简单的对称方板,无顶针顶出,影响因素可以进一步缩小。 从客户提供的样品发现,主要不良包括①表层条纹状白化,②色差,③光泽度差异,④料花。
问题2:客户的注塑工艺是否与国家推荐标准相符?
分析:根据调研发现,客户的注塑设备未配备模温机,此因素可能与国家推荐标准的差异。
 
02
试验方案制定
结合上面2个思考,制定试验方案如下。
样品分三批次制备,第一批次(500片)按照客户现有制备工艺制备。第二批次(500片)待第一批次结果评价完,调整工艺后制备。
考虑到模温的影响,让注塑员对样品按注塑顺序进行了分装,每100片方板装一袋。

第一批次典型外观照片如图:
异常处理!玻纤增强尼龙外观不良原因分析及优化方案​
从外观看,1-10模和11-100模取样的样品典型无光泽,表面有料花,但是不严重。201-300模和401-500模取样的样品光泽度良好,拍摄时反光清晰。未出现条纹状白化等外观不良。
 
光泽度测试结果见下表:
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从曲线看,在前100模光泽度变化较大,而100模以后,光泽度变化相对较小(15%以内)。
该材料为玻纤增强PA,未出现条纹状白化可以理解为材料烘干效果是可以满足要求的(含水量0.2%以内),光泽度的较差的原因主要有熔体温度、模具温度过低;速度过低;压力过低;材料水分含量高,烘干不充分;纤维与材料的界面结合不好等等。
 
从微观流变角度理解如下: 异常处理!玻纤增强尼龙外观不良原因分析及优化方案​
塑胶在模腔内流动时,受到微剪切作用,导致分子配向不同,凝固层存在最高的剪切率,故此区域的分子配向也是最高的。中心区域的剪切率较低,中间区域的分子配向也较低。
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将客户的注塑工艺与标准要求进行对比:
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从注塑工艺对比看,除了熔体温度,其他条件都与标准有差异。而样品光泽度测试结果具有明显的时间规律,以上影响因素具有明显时间规律的是模具温度。

 

改进方案:结合客户没有模温机的现状,采用洗机过程中用聚苯乙烯洗机料提前提高模具温度的方法,洗机料充模20模,冷却时间10s。

 

03
案例结果
在没有模温机的现状下,客户采用了国高材分析测试中心提供的优化方案,重新注塑的玻纤增强PA表面光泽度结果如下:
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来源: 国高材分析测试中心

 

原文始发于微信公众号(艾邦高分子):异常处理!玻纤增强尼龙外观不良原因分析及优化方案​

作者 li, meiyong