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玻纖種類與表面浮纖解決方案

2014年02月17日

玻纖知識與浮纖解決方法探討 第一部分 :玻纖知識: 1、 玻纖分類 從長度分類分可以分連續玻纖、短玻纖(定長玻纖)和長玻纖(LET),連續玻纖是國內目前應用最廣的玻纖,就是通常說的“長纖”,代表廠家有巨石,泰山、興旺等。定長玻纖就是通常說的“短纖”,一般是外資改性廠與國內部分企業在用,代表廠家有PPG,OCF及國內的CPIC,巨石泰山也有少部分,但質量不如人意。LET是最近在國內興起的,代表廠家有PPG,CPIC及巨石,目前國內金發和蘇州和昌產量較大,杰事杰及溫州俊爾,南京聚隆在開發當中,也有小批量生產 從堿金屬含量分可分為無堿,低中高,通常改性增強用無堿,也就是E玻纖,國內改性一般使用E玻纖。 2、 玻纖的應用: 玻纖增強塑料的原理主要是由于玻纖/樹脂界面上連接必然是使作用到模塑件上的力傳導到玻纖上,因此玻纖的長度被充分利用,起到樹脂增強的目的,但玻纖在樹脂基體中長度必須滿足一定的要求,這就是臨界玻纖長度,玻璃纖維的臨界纖維長度(即可將力從基材傳遞給纖維的最小長度)在0.3~0.6mm之間,臨界長度只與剪切力與玻纖單絲直徑有關,上面的臨界長度是指玻纖在最終產品里的長度,如是果是塑料粒子里話,此長就就在0.6~0.8mm之間,從理論上講,臨界長度與玻纖的原始長度沒有關系,如果增強產品把玻纖的長度都控制在這個范圍的話,此時產品的力學性能與表面外觀都是最好的,最平衡的,如果長度過長,力學性能上升,但制品表面會變粗糙與翹曲,如果長度過短,就會導致力學性能不足。要控制玻纖的長度應該從調整螺桿結構及轉速入手,如果玻纖長徑控制在400效果最佳。 3、 評價玻纖好壞的主要指標: 第一個指標:玻纖在拉絲過程中所使用的表面活性處理劑。表面活性處理劑也就是通常所說的浸潤劑,浸潤劑主要是偶聯劑與成膜劑,另外還有一些潤滑劑、抗氧劑、乳化劑、抗靜電劑等,成膜劑的成分與其它助劑的種類對玻纖有決定性的影響,所以在選擇玻纖時就根據基料與成品要求選擇合適的玻纖。像PPG、CPIC等公司短纖牌號較多,就是因為表面浸潤劑不一樣,這樣就針對性比較強。 第二個指標:單絲直徑。以前介紹過臨界玻纖長度只與剪切力和單絲直徑有關,從理論上講,如果單絲直徑越小,產品的力學性能與表面外觀越佳。目前國內玻纖直徑一般都在10μm,13μm,像CPIC就有開發7μm的玻纖。 4、 浮纖原因分析: 浮纖是增強改性里的一個通病,尤其是PA黑色的產品,前面介紹過如果能在塑料粒子把玻纖長度控制在0.6~0.8mm之前的話,基本不會有浮纖的出現,但由于玻纖質量,樹脂的黏度、改性的所用機器及工藝,下游客戶的模具及工藝等影響不可避免會出現浮纖。 浮纖是由于玻纖與樹脂的流動性不一致及樹脂與玻纖結合能力不強所導致的,如果要解決浮纖要從這一原理入手。 5、 連續玻纖好還是短玻纖好 有很多人會覺得,連續玻纖經過螺桿剪切不就是短玻纖了嗎?效果不是一樣的嗎?其實從綜合性能上講,短玻纖優于連續玻纖,只是國內改性市場迫于成本壓力使用連續玻纖的過多。 [font=黑體]短玻纖與連續性能比較表請閱附件[/font] 總得來說,短玻纖優勢有以下幾個方面: ① 短纖針對性較強,一般短纖生產的廠家會根據不同用途使用不同的浸潤劑,而且短纖在單位體積內浸潤劑含量比長纖要多,這樣就會保證樹脂與玻纖的結合能力。 2、短纖的單絲直徑較細,比較好控制玻纖在塑料粒子的長度和分布,從而直接影響產品力學性能與表面外觀。 ② 短纖計量更加準確,短纖一般是通過側喂料系統與電子秤添加。 ③ 對螺紋塊磨損較小,由于短纖已經被原廠剪切好,改性再加工時,就螺桿剪切力大大減弱。 ④ 如果是回料增強的話,可以考慮加短纖,用比較差一點的回料,可以降低成本,如隔熱條專用料完全可用此方法。 第二部分:浮纖解決方法(以PA為例) 在此總結一些行業里常用的一些方法,如有不足請大家指正。 前面也說過要從產生浮纖的原理入手解決浮纖問題,一般從三個方面來考慮。 第一方面:從原料入手,PA黏度在力學性能許可的范圍內盡量選低黏,玻纖盡量用短纖,如果是PA66的話,可以考慮加入一些PA6和回料以增加流動性,個人認為,選擇玻纖最重要。 第二方面:從工藝入手,適當提高螺桿剪切力;2、注射速度調高,螺桿速度可以調到70%-90%;3、增大注射壓力;4、整個螺桿回縮1-2MM,防止澆口浮纖;5、對于復雜制件采取分級注塑。 第三方面:從助劑入手,如果前兩種方法都不能解決的話只能考慮從助劑入手。 目前助劑解決浮纖,主要是加強玻纖的流動性,增強玻纖與樹脂的結合能力,還一些傳為偏門的方法如使用特殊染料把玻纖染黑(只適用于PA黑色),表面而且非常光亮 助劑的種類:硅氧烷(硅酮母料與硅酮粉),改性的酰胺類及聚合物(如TAF,超分散劑等),玻料微珠,相容劑,特殊黑色母(可以把玻纖染黑)。 個人認為只要使用得當,上面的這些助劑都會有比較的效果。 個人經驗,僅供大家參考: ①、硅酮0.5~0.8%+分散劑0.8%,效果很不錯,還可以增加產品的光度和降低螺桿扭矩。 ②、玻璃微珠,一般PA+30%GF體系里添加5%的GB,GB一定要使用進口,這樣對力學性能影響較小。 ③、PA黑色,添加1%~1.5%特殊黑色母,效果很棒,只是成本較高 把lZ的助劑使用經驗的幾點補充下: 4. 流動性改性的助劑,或者提高/降低尼龍粘度的助劑 5. 相容劑方面,提高樹脂與玻纖的結合力 國外有些關于前鋒的理論,即塑料注塑表層流動性不同于內部流動性,表層成為前鋒,前鋒影響塑料外觀。前鋒流動性差、玻纖與塑料相容性不好,會造成塑料帶不動玻纖的現象,就是我們俗稱的“露纖”。其實文章中提到各種改變注塑工藝的方法都能適當的調整前鋒的情況。 硅氧烷由于硅氧官能團表面張力極低、不親樹脂的原因,會富集于前鋒中,提高了前鋒的流動性,從而改善了玻纖或其他礦物填充所引起的表面缺陷,但是硅氧烷沒有親樹脂鏈段,容易發生噴霜、亮斑、微觀自團聚等現象,影響產品外觀和后期加工性能,而改性硅氧烷均勻“嵌入”塑料表層,不會影響印刷、噴涂和電鍍。 由于炭黑質量和本身性能的問題,前鋒中炭黑含量比較少,所以很多制品不容易做得黑又亮,玻纖外露也有這個原因,前鋒里炭黑不足以遮蓋白色的玻纖;但是有些特殊染料可以均勻分散在前鋒里并且容易把玻纖染黑,這樣遮蓋了玻纖的顏色,容易做到黑又亮。 另外許多客戶在小的樣板做試驗的時候會發現試驗效果不同于客戶較大或較復雜制件,因為小色板的前鋒的遠小于復雜的大制件,所以很難模擬客戶情況做實驗。這里我推薦用薄壁的樣板做實驗,薄壁產品的前鋒更接近于大制件的前鋒,表觀上看到玻纖外露的情況更加明顯,但當改善了前鋒情況時候效果也更加明顯,因此在薄壁試驗樣板(低于1.8mm厚)做試驗,試驗效果被放大了,更容易模擬客戶情況得出結論。

來源:常州融點化工有限公司
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