玻纤增强塑料注射成型时，各机构运行基本正常，但制品出现了比较严重的外观质量问题，表面产生了放射状的白色痕迹，而且这种白色痕迹随玻纤含量的增加趋于严重，这种现象俗称“浮纤”，对于外观要求高的塑件是不能接受的。

 

原因分析

 

“浮纤”现象是玻纤外露造成的，白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状的白色痕迹，当塑件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。

 

其形成原因主要有以下几个方面：

 

1. 在塑料熔体流动过程中，由于玻纤与树脂的流动性有差异，而且密度也不同,使两者具有分离的趋势，密度小的玻纤浮向表面，密度大的树脂沉入内里，于是形成了玻纤外露现象；

 

2. 由于塑料熔体在流动过程中受到螺杆、喷嘴、流道及浇口的摩擦剪切力作用，会造成局部黏度的差异，同时又会破坏玻纤表面的界面层，熔体黏度愈小，界面层受损愈严重，玻纤与树脂之间的粘结力也愈小，当粘结力小到一定程度时，玻纤便会摆脱树脂基体的束缚，逐渐向表面累积而外露；

 

3. 塑料熔体注入型腔时，会形成“喷泉”效应，即玻纤会由内部向外表流动，与型腔表面接触，由于模具型面温度较低，质量轻、冷凝快的玻纤被瞬间冻结，若不能及时被熔体充分包围，就会外露而形成“浮纤”。

 

因此， “浮纤”现象的形成，不仅与塑料材料组成和特性有关，而且与成型加工过程有关，有着较大的复杂性和不确定性。

 

 

下面从配方和工艺角度聊聊如何改善“浮纤”现象。

 

配方优化

 

比较传统的方法是在成型材料中加入相容剂、分散剂和润滑剂等添加剂，包括硅烷偶联剂、马来酸酐接枝相容剂、硅酮粉、脂肪酸类润滑剂及一些国产或进口的防玻纤外露剂等，通过这些添加剂来改进玻纤和树脂之间的界面相容性，提高分散相和连续相的均匀性，增加界面粘接强度，减少玻纤与树脂的分离，从而改善玻纤外露现象。其中有的使用效果较好，但是大多价钱不菲，增加了生产成本，而且对材料的力学性能也会有影响，例如较常用的液体硅烷偶联剂，就存在加入后难以分散，塑料容易结块成团的问题，会造成设备喂料不均匀，玻纤含量分布不均匀，进而导致制品的力学性能不均匀。

 

近几年也有采取加入短纤或空心玻璃微珠的方法，利用小尺寸的短纤或空心玻璃微珠具有较好流动性和分散性、与树脂之间易于形成稳定界面相容性的特点，实现改善“浮纤”目的，尤其是空心玻璃微珠还能降低收缩变形率，避免制品后翘曲，增加材料的硬度和弹性模量，并且价格较低，但不足之处是使材料抗冲击性能下降。

 

工艺优化

 

事实上，“浮纤”问题还可通过成型工艺来改善。注射成型工艺各要素对玻纤增强塑料制品的影响各有不同，下面就一些可遵循的基本规律分别进行介绍。

 

01料筒温度

 

由于玻纤增强塑料的熔体流动速率比非增强塑料低30%～70%，流动性较差，因此料筒温度较一般情况应高出10～30℃。提高料筒温度，可使熔体黏度降低，改善流动性，避免填充及熔接不良，而且有利于加大玻纤分散性和减小取向性，获得较低的制品表面粗糙度。

 

但料筒温度并不是越高越好，温度过高会加大聚合物氧化和降解的趋势，轻微时会发生颜色变化，严重时则产生焦化发黑。

 

在设置料筒温度时，应使加料段温度比常规要求略高些，稍低于压缩段即可，以利用其预热效果，降低螺杆对玻纤所产生的剪切作用，减少局部黏度的差异及对玻纤表面的破坏，保证玻纤与树脂之间的粘结强度。

 

02模具温度

 

模具与熔体之间的温差不宜太大，防止熔体充填时玻纤遇冷在表面淤积，形成“浮纤”，因此需采用较高的模具温度，这对于提高熔体充模性能、增加熔接痕强度、改善制品表面光洁度、减少取向和变形也是有利的。

 

但模具温度愈高，冷却时间愈久，成型周期延长,生产率降低，而且成型收缩率加大，故也不是越高越好。模具温度的设置还要考虑树脂品种、模具结构、玻纤含量等情况，在型腔复杂、玻纤含量高、充模困难时，模具温度应适当提高些。

 

03注射压力

 

注射压力对玻纤增强塑料的成型影响很大，较高的注射压力有利于充填，提高玻纤分散性，降低制品收缩率，但会增加剪切应力和取向，容易造成翘曲变形，脱模困难，甚至导致溢边问题，因此欲改善“浮纤”现象，需在稍高于非增强塑料注射压力的基础上，根据具体情况适当加大。

 

注射压力的选择除与制品的璧厚、浇口尺寸等因素有关外，也与玻纤含量和形态有关，一般玻纤含量愈高，玻纤长度愈长，注射压力应愈大。

 

04背压

 

螺杆背压大小对于玻纤在熔体中的均匀分散、熔体的流动性、熔体的密实度、制品的外观质量和物理力学性能均有重要的影响，通常采用稍高的背压比较有利，有助于改善“浮纤”现象。但过高的背压会对长纤产生较大的剪切作用，使熔体易于因过热而降解，导致变色及力学性能变差。因此将背压设置得比非增强塑料略高些即可。

 

05注射速度

 

采用较快的注射速度，可改善“浮纤”现象。提高注射速度，使玻纤增强塑料快速充满模腔，玻纤沿流动方向作快速轴向运动，有利于增加玻纤的分散性、减少取向性、提高熔接痕强度和制品的表观光洁度，但要注意避免因注射速度过快,在喷嘴口或浇口处发生"喷射"现象，形成蛇形纹缺陷，影响塑件外观。

 

06螺杆转速

 

玻纤增强塑料塑化时，螺杆转速不宜过高，避免摩擦剪切力过大而对玻纤造成伤害，破坏玻纤表面界面状态，降低玻纤与树脂之间粘合强度，加剧“浮纤”现象，特别是当玻纤较长时，会因部分玻纤断裂而出现长短不均现象，造成塑件各处强度不等，制品力学性能不稳定。

 

工艺总结

通过以上分析，可知采用高料温、高模温、高注射压力和背压、高注射速度、低螺杆转速注射，对改善“浮纤”现象比较有利。