第 32 章：浮纤（Glass fibers on surface）

32.1  定义

在成型玻纤填充的材料时，常见的问题是产品的表面呈现不规则的玻纤分布。图 32.1 是产品浮纤表面的放大图。 也称作：光泽差异，暗哑，玻纤

PET瓶坯注塑并不会出现此类问题，但当加入高比例的添加剂，比如阻隔剂、吸氧剂时，会有类似风险，可以作为参考。

错误的分类：喷纹

32.2  浮纤问题的可能原因4M 表

注塑工艺	模具	机器	原料
射出速度慢	排气不足	机器能力	含水率
料温低	热流道温度	机器性能	粘度
模温低	流动长度		玻纤含量
	浇口

32.3  浮纤的问题处理

32.3.1  注塑工艺问题引起的浮纤

注塑工艺对玻纤是否会浮现在产品表面的影响很大。会影响到产品外观的工艺参数有：

  射出速度慢   料温低  模温低

32.3.1.1  注塑工艺问题：射出速度慢

慢的射出速度会让玻纤浮到产品表面，通常是模腔充填的越快，产品的外观越好。高速射出会使得产品表面是塑料 富集的，让产品表面更平坦，没有浮纤。

如果产品表面出现浮纤问题，检查实际射出时间和射出阶段重量，是否和标准工艺参数一致。太早切换到保压，会 导致充填末端出现浮纤问题。

如果射出速度不是优化的射速，试着用更快的射出速度，查看对产品的外观是否有影响。确保机器能达到设定的速 度，不是压力受限的。如果机器的射出压力接近最大压力，那射出速度就很可能会随时间变化，产品的外观也一样。

如果排产的机器和建立参数的机器不一致，确认机器能否达成参数所要求的射出速度。如果通过增加射出速度也不 能缩短射出时间，调查机器是否能达到设定的速度。参数第 8 章速度测试。

充分的排气是保障加纤料快速充填的一个关键，如果模具的排气不够，那就没办法在保证产品不烧焦的同时，使用 想要的射出高速。

32.3.1.2  注塑工艺问题：料温低

高料温能帮助产品实现塑料富集的表面。如果实际料温偏低，那产品就容易浮纤。料温低还会导致射出压力的增加， 可能会导致制程变成压力受限，造成实际射出速度下降。

实际料温测量会确定工艺是不是运行在合适的温度。不要根据炮筒温度的设定值来判断实际料温，实际料温必须是 通过测温探头或红外测温仪器获得。确认实际料温是和标准参数一致的，并且是在原料供应商的推荐范围内。

升高料温可能会让模腔充填更容易，产品的外观更好。如果产品的表面玻纤太多，试着增加料温到厂家推荐值的中 上限；不要把料温超出厂家的推荐范围，可能会导致原料降解并引起其他缺陷。

在使用加纤原料时，设定背压要小心。当塑料经过螺杆时，过度的剪切会导致玻纤断裂，缩短玻纤的长度。玻纤的 长度越长，这个剪切对产品的性能影响越大。要注意的事情是，短的玻纤能让产品外观更漂亮，但是机械性能会下降。

32.3.1.3  注塑工艺问题：模温低

低模温是产品浮纤的主要问题。要用塑料把玻纤埋起来，模温通常要设定在推荐范围的上限。

很多情况下，要得到好的产品表面外观，必须要使用高温模温机。使用高温模温机要注意保护人员的安全，避免水 管破裂造成的危害。使用高温模温机时，高温管的选择是非常关键的，不要在这个上面省钱。油温机是另一种选择。

清楚的标识车间里的所有模温机。这样的话，如果模具需要使用高温模温机，或者是模温机故障需要更换，每个人 都可以清楚的找到。如果有人用普通的模温机来代替高温模温机，那就无法达到想要的模具温度，产品的外观也不 会好看。

32.3.2  模具问题引起的浮纤

几个模具相关的问题可能会导致产品浮纤，包括：

  排气不足  热流道温度  流动长度   浇口

32.3.2.1  模具问题：排气不足

排气不足，会导致模具快充满时，流动前端的速度下降。如果模具的排气不足，困在流动前端的空气，会形成一个 阻力，阻挡塑料的往前充填。

排气不足的另一个局限是，在试着用高速充填来改善产品表面浮纤问题时，可能会出现烧焦。如果模具因为排气不 足而无法使用想要的射出速度充填，那模具必须要改善。用工艺来弥补模具的排气不足，最好的情况下，产品的质 量也是徘徊在标准的边缘，生产过程中会经常出问题。

使用加纤的原料，结合线位置会特别有挑战，结合线位置或充填末端的外观，会比产品其他地方更差。要战胜这个问题，有的时候结合线位置或充填末端需要增加溢流槽，让塑料有更宽阔的排气，并且是结合位置是融合的，而不是正面相碰的。

案例分析：加纤料的排气

这个例子里，产品的原料是 33%玻纤填充的 PA6，工艺经过优化，除了充填末端的 2 个结合线位置，产品的外观很 漂亮。堵掉 2 个浇口中的一个，产品充填没有问题，但是充填末端的结合线位置还是外观不行。因为堵掉一个浇口 的充填末端，刚好是原先浇口的位置，大家就讨论将第 2 个浇口的流道堵掉，但是浇口和连着浇口的一小截流道还留着。这一小截流道和浇口，让充填末端的塑料可以溢出，使得充填末端的结合线外观是可接受的。浇口的大截面让排气更通畅，让塑料形成融合的最佳状态。

32.3.2.2  模具问题：热流道温度

如果热流道的温度偏低，那塑料熔体可能会在热流道里冷却。热流道的温度应设定为，和实际的料温一致，既不加 热也不冷却塑料熔体。

热流道的温度应该是根据热电偶的测温值来控制的，而不是恒定的电流值。优秀的热流道热管控，能保证塑料熔体 在整个熔体通路上，都保持合适的温度。记住，热流道只是熔体传递系统的一个延伸而已（就像是喷嘴的延伸）。

32.3.2.3  模具问题：流动长度

过长的流动长度，叠加玻纤原料，经常会导致工艺是压力受限的，或接近于压力受限。当机器压力受限时，没办法 维持设定的射出速度，这会随着充填到末端变得更糟糕。当速度放慢时，玻纤会倾向于暴露在产品表面，变得明显。 模具设计阶段，评估流动长度的主要考虑点，是浇口的位置和数量。记得和原料厂家确认，流动长度和壁厚的比例关系。

32.3.2.4  模具问题：浇口

就像上面讲到的，浇口的位置和数量是保证模腔充填的关键。也要注意热嘴尖（热转冷的场合）有没有过多的限制， 会导致压力损失过大。如果嘴尖的圆环截面太小，那制程可能是压力受限的，这导致机器无法维持高速射出。注意 查看机器的射出压力曲线，压力有无突然上升？压力的突然上升意味着流动受限，需要很大的压力才能推动塑料继 续往前流动，可能会导致工艺是没有成型窗口的。

32.3.3  机器问题引起的浮纤

机器方面会影响浮纤缺陷的有：

  机器能力  机器性能

32.3.3.1  机器问题：机器能力

第一件事就是，机器能否提供足够的射出速度。要获得漂亮的外观，机器必须能够射出的足够快，来获得塑料富集 的表面。如果机器的射出速度不够，那产品就会有玻纤浮在表面。图 32.2 是机器实际射出速度和设定速度的测试结 果，一个速度线性很差的实验输出。

机器能够生产出不浮纤的产品的第二个关键是，机器的压力能力。如果机器不能够提供足够的射出压力，那射出速 度设定的多高并不重要，因为机器也不会达到这个射出速度。注塑机的射出压力越高，它就能保证塑料熔体以高的 充填速度流动的更远。

案例分析：机器能力不足导致的产品浮纤

这个例子里，一个 33%玻纤填充的产品，在模厂打样的机器和厂内的机器不同，机器的射出速度都设定为 150mm/s  。模厂的机器可以达到 150mm/s，但是厂内的机器实际上只能达到 125mm/s。在模厂生产的样品，外观是良好可接受的；但是厂内的机器生产的产品表面有浮纤问题。射出速度线性调查发现，厂内的机器在 125mm/s   以上就变得平坦，不再上升，不管怎么设定，机器就是不能达到实际值。

这也是为什么说，工艺应该建立在能力最低的机器上。如果建立标准工艺的机器比其他的机器能力更高，那这个工艺没有办法在其他的机器上再现。这也是为什么要测试车间内的机器性能的原因。

32.3.3.2  机器问题：机器性能

参考第 8 章机器性能细节。

32.3.4  原料问题引起的浮纤 原料方面要注意的是：

  含水率  粘度增加  玻纤含量

32.3.4.1  原料问题：含水率

有的情况下，原料的含水率会对产品的浮纤类型的外观质量有很大的影响；这在处理尼龙类或聚酯类的原料时，特别容易出问题，因为这 2 类材料都会因为原料里的水分而发生明显的水解。如果材料的含水率在允许范围的高侧， 那材料的粘度会相对较低，这意味着塑料相对流动容易，可以帮助更容易的把玻纤埋起来。

特别要注意的地方是，夏天开发的工艺和冬天开发的工艺的不同。如果尼龙料的工艺是夏天开发确认的，那它的含 水率可能在高侧（比如 0.2%），材料的粘度会因为有一定的水解而降低。这种情况下的产品表面会比含水率偏低的 （比如 0.01%）好看的多。在夏天建立标准工艺时记住这点，让材料多烘干一段时间来降低含水率（和冬天的一致）， 是保证冬天也能生产出合格产品的好主意。

注塑厂的一个挑战就是要面对环境条件的变化，车间有空调开保证恒定的温度当然是最好的，但很多工厂并没有这 个奢侈条件。因为夏天和冬天的天气会对注塑工艺造成很大的影响，在工艺开发阶段尽可能的补偿—-可能的季节变 动影响，是非常重要的。这也是为什么尼龙料有很大的烘干时间范围，夏天饱和吸水的原料，可能需要 12  小时的 烘干时间，才能达到冬天 2 小时烘干的效果。

烘干更多的信息请参考第 9 章。

32.3.4.2  原料问题：粘度增加

如果不同批次的来料，粘度发生变化，那塑料的流动能力就会受影响。如果使用的原料是“变动较大的”，那原料 本身就会有明显的粘度变化，影响到注塑工艺的稳定。“变动较大”的原料，批次和批次之间自然有较大的变动。 如果问题看上去是原料批次变化造成的，那最好有其他批次的原料，来确认一下是不是原料的问题。有的时候，注 塑工艺会和原料的熔融指数 MFI 有很大的关联。

32.3.4.2  原料问题：玻纤含量

如果来料的玻纤含量发生变动，那产品的外观也可能会变化。当原料里的玻纤含量增加，玻纤浮现在产品表面的几 率也会增加。玻纤含量的增加也会导致原料粘度的增加，这也会增加玻纤浮现的几率。

使用玻纤时还有其他的因素要注意，比如集束剂—–帮助湿润玻纤的表面、更好的和塑料结合。这个集束剂经常含 有硅烷偶联剂，来帮助塑料和玻纤的粘合。如果玻纤没有被塑料包裹，它就会浮现在产品表面。

案例分析：玻纤

这个例子里，33%玻纤填充的 PA6 用在多个产品上。这个材料一直很好用，生产的产品也一直没有问题。当新批次的原料到厂并加到注塑机上后，产品的外观马上就发生了变化。产品现在有浮纤非常严重的外观，看上去糟透了。

根据 4M 检查表检查工艺参数，包括含水率，并没有任何超差。

 新批次的原料在新模具上试模也发生相同的问题。

原料供应商马上叫过来一起检讨问题。原料供应商没有保留的说，这个批次的原料使用了新的玻纤供应商。调查显示，这次的玻璃纤维有集束剂的问题，使得尼龙没办法浸润并粘合玻纤的表面。

原料供应商马上又加工了一批原料并快速送过来，当新原料加上机器后，问题消失了。有问题的原料退回了供应商。

设计人员在更改原料的玻纤含量时，咨询工艺人员的意见也很重要。如果没有理由的切换到玻纤含量更高的原料， 工艺人员就要在注塑机旁边瞎忙。有的时候设计人员想要切换到更高的玻纤含量、短纤切换成长纤，想要产品的刚 性更好；他们要知道的是，这样的切换不是没有成本的，产品的外观常常需要作出妥协。