การวิเคราะห์สาเหตุหลักของการบิดงอของ PC เสริมแรง
PC เสริมแรง (PC + เส้นใยแก้ว) ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงเครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนยานยนต์ แบร็กเคตหลอดไฟ และผลิตภัณฑ์ความแม่นยำอื่นๆ ปัญหาการบิดงอของ PC เสริมแรงเป็นหัวข้อที่น่าสนใจและเป็นความท้าทายในกระบวนการฉีดขึ้นรูปเสมอ ต่างจากวัสดุกึ่งผลึกเช่น PA เสริมแรง PC เป็นโพลีเมอร์อะมอร์ฟัสที่ในทางทฤษฎีไม่มีความสุ่มของการหดตัวจากการตกผลึก แต่การบิดงอของ PC เสริมแรงด้วยเส้นใยแก้วมักรุนแรงกว่าที่คาดไว้ บทความนี้จะวิเคราะห์สาเหตุเชิงลึกของการบิดงอ PC เสริมแรงจากมุมมองของผลกระทบร่วมระหว่างลักษณะพลาสติกอะมอร์ฟัสและการจัดเรียงเส้นใยแก้ว และทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพอย่างละเอียดสำหรับสองสเปกทั่วไป PC+GF10 และ PC+GF20
ความพิเศษของการบิดงอ PC เสริมแรง
โครงสร้างอะมอร์ฟัส (ไม่ผลึก) ของ PC หมายความว่าไม่มีการหดตัวจากการเปลี่ยนเฟสผลึกเหมือนไนลอน การหดตัวจากการขึ้นรูปมาจากการหดตัวจากความร้อนและการผ่อนคลายการจัดเรียงโมเลกุลหลัก PC บริสุทธิ์มีอัตราการหดตัวต่ำมาก (0.5%-0.7%) และไอโซทรอปี้ดี ความเสี่ยงการบิดงอน้อย อย่างไรก็ตาม เมื่อเพิ่มเส้นใยแก้ว เอฟเฟกต์การจัดเรียงเส้นใยแก้วในทิศทางการไหลแนะนำความอะนิโซทรอปี้ที่แรง ผ่านการซ้อนทับของการจัดเรียงคู่ทั้งโมเลกุลเชนและเส้นใยแก้ว ความแตกต่างระหว่างอัตราการหดตัวทิศทางการไหลและทิศทางตั้งฉากของ PC+GF อาจถึง 3-5 เท่า เกิน PC บริสุทธิ์มาก
นอกจากนี้ ความหนืดของเมลต์ PC สูงมาก (มากกว่า 10 เท่าของ PA6) ในสภาพแวดล้อมความหนืดสูง การจัดเรียงเส้นใยแก้วยากต่อการปรับในขั้นตอน packing ภายหลัง เมื่อโครงสร้างเส้นใยแก้วที่จัดเรียงถูกแช่แข็งในผลิตภัณฑ์ ความเค้นภายในที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบการบิดงอในที่สุด
เปรียบเทียบความแตกต่างการบิดงอ: PC+GF10 vs PC+GF20
จากการเปรียบเทียบเชิงปริมาณของความเสี่ยงการบิดงอ PC เสริมแรง: ค่าสัมประสิทธิ์ความแตกต่างการหดตัวของ PC+GF10 (อัตราการหดตัวทิศทางตั้งฉาก / อัตราการหดตัวทิศทางการไหล) โดยทั่วไปอยู่ที่ 3-4.5 ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์ของ PC+GF20 อาจถึง 4-6 นี่หมายความว่า PC+GF20 มีปริมาณเส้นใยแก้วสูงกว่า เอฟเฟกต์การจัดเรียงโครงข่ายเส้นใยแก้วแรงกว่า และความเสี่ยงการบิดงอเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในสภาพการออกแบบแม่พิมพ์และกระบวนการเท่ากัน การบิดงอของ PC+GF20 โดยทั่วไปเป็น 1.3-1.8 เท่าของ PC+GF10
อย่างไรก็ตาม PC+GF20 มีข้อได้เปรียบชัดเจนในด้านความแข็งแรง: โมดูลัสดัดถึง 4000-5500 MPa (PC+GF10 อยู่ที่ 2800-3500 MPa) และอุณหภูมิการเสียรูปจากความร้อนสูงกว่า 5-10℃ สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรงสูง (เช่น โครงหลอดไฟ LED ถนน แบร็กเคตเครื่องปรับอากาศภายนอก) PC+GF20 เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
มาตรการตอบโต้การออกแบบแม่พิมพ์สำหรับการบิดงอ PC เสริมแรง
สำหรับปัญหาการบิดงอ PC เสริมแรง มีมาตรการหลักหลายประการในระดับการออกแบบแม่พิมพ์: ให้ความสำคัญกับแผนการเทศูนย์กลางหรือการเทหลายจุดสมมาตรเพื่อให้เส้นทางการไหลของเมลต์สมดุลสมมาตร ลดการจัดเรียงเส้นใยแก้วเกินไปจากการไหลทิศทางเดียวระยะไกล ขนาดเกตต้องใหญ่พอ (แนะนำความกว้าง ≥3mm ความหนา ≥70% ความหนาผนังผลิตภัณฑ์) เพื่อลดแรงต้านการไหลและลดการจัดเรียงเฉือนของเส้นใยแก้วในพื้นที่เกต รันเนอร์เย็นควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อหลีกเลี่ยงการจัดเรียงล่วงหน้าของเมลต์เมื่อไหลผ่านรันเนอร์ สำหรับผลิตภัณฑ์แผ่นใหญ่ พิจารณาใช้ระบบฮอตรันเนอร์เพื่อควบคุมสมดุลระบบการเทได้ดีขึ้น การออกแบบร่องทำความเย็นต้องรับประกันอุณหภูมิสม่ำเสมอในทุกพื้นที่ของโพรงแม่พิมพ์ โดยความแตกต่างอุณหภูมิควบคุมภายใน 10℃
กลยุทธ์การปรับกระบวนการสำหรับการบิดงอ PC เสริมแรง
การยกอุณหภูมิแม่พิมพ์เป็น 90-110℃ สามารถปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวและลดความเค้นตกค้าง แต่ต้องเพิ่มเวลาทำความเย็น แนะนำใช้การควบคุมความเร็วฉีดหลายขั้นตอน: เติมความเร็วสูงที่ส่วนหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการฉีดไม่เต็ม และลดความเร็วที่ส่วนท้ายเพื่อลดแรงกระแทกแม่พิมพ์ แรงดัน packing ตั้งเป็น 50%-70% ของแรงดันฉีด โดยเวลา packing ขึ้นกับการแช่แข็งเกตอย่างสมบูรณ์ ใช้เวลาทำความเย็นที่นานขึ้น (PC มีการนำความร้อนต่ำและต้องการเวลาทำความเย็นที่นานขึ้น)
PC+GF10 vs PC+GF20: คำแนะนำการเลือกวัสดุอย่างครอบคลุม
หากผลิตภัณฑ์ไม่มีความต้องการความแข็งแรงสูงและการบิดงอเป็นปัญหาหลัก ให้เลือก PC+GF10 ก่อน หากผลิตภัณฑ์มีความต้องการความแข็งแรงชัดเจน (เช่น ต้องทนแรงภายนอกมากหรือช่วงความยาว) และการบิดงอสามารถควบคุมได้ด้วยแม่พิมพ์และวิธีการกระบวนการ เลือก PC+GF20 หากความต้องการการบิดงอเข้มงวดมาก (เช่น โครงส่วนประกอบออปติคัลความแม่นยำ) พิจารณา PC เติมแร่หรือ PC ไม่มีเส้นใยแก้วร่วมกับโซลูชันอินเสิร์ตโลหะ ในแง่ต้นทุน ราคา PC+GF20 โดยทั่วไปสูงกว่า PC+GF10 8%-12% ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบในการเลือกวัสดุ
