วิเคราะห์สาเหตุรากของการโก่งงอของ PC เสริมแรง
PC เสริมแรง (PC + ใยแก้ว) ถูกใช้อย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์แม่นยำ เช่น ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ชิ้นส่วนยานยนต์ และขายึดโคมไฟ ปัญหาการโก่งงอของ PC เสริมแรงเป็นประเด็นร้อนและยากในการฉีดขึ้นรูปเสมอมา แตกต่างจากวัสดุกึ่งผลึกอย่าง PA เสริมแรง PC เป็นพอลิเมอร์แบบอสัณฐาน ในทางทฤษฎีจึงไม่มีความสุ่มของการหดตัวจากการตกผลึก แต่การโก่งงอของ PC เสริมใยแก้วมักรุนแรงกว่าที่คาดไว้ บทความนี้วิเคราะห์สาเหตุที่ลึกกว่าของการโก่งงอของ PC เสริมแรงจากมุมมองของการทำงานร่วมกันของลักษณะพลาสติกอสัณฐานและการจัดเรียงตัวของใยแก้ว และให้การเปรียบเทียบสมรรถนะโดยละเอียดของสองเกรดทั่วไปคือ PC+GF10 และ PC+GF20
ความเฉพาะตัวของการโก่งงอของ PC เสริมแรง
โครงสร้างแบบอสัณฐาน (ไม่ตกผลึก) ของ PC หมายความว่ามันไม่มีการหดตัวจากการเปลี่ยนเฟสการตกผลึกเหมือนไนลอน การหดตัวจากการขึ้นรูปมาจากการหดตัวจากความร้อนและการคลายตัวของการจัดเรียงโมเลกุลเป็นหลัก PC บริสุทธิ์มีอัตราการหดตัวต่ำมาก (0.5%-0.7%) และมีความเป็นไอโซทรอปิกที่ดี ความเสี่ยงการโก่งงอจึงน้อย อย่างไรก็ตาม หลังจากเติมใยแก้ว ผลของการจัดเรียงตัวของใยในทิศทางการไหลทำให้เกิดความไม่เท่ากันทุกทิศทางอย่างรุนแรง ด้วยการซ้อนทับของการจัดเรียงตัวสองแบบของสายโซ่โมเลกุลและใยแก้ว ความแตกต่างระหว่างการหดตัวในทิศทางการไหลและการหดตัวในทิศทางตั้งฉากของ PC+GF สามารถสูงถึง 3-5 เท่า เกินกว่า PC บริสุทธิ์มาก
นอกจากนี้ ความหนืดของ PC หลอมเหลวสูงมาก (มากกว่า PA6 ถึง 10 เท่า) และในสภาพแวดล้อมที่มีความหนืดสูงนี้ การจัดเรียงตัวของใยแก้วยิ่งปรับได้ยากผ่านขั้นตอนการคงความดันในภายหลัง เมื่อโครงใยแก้วที่จัดเรียงตัวแล้วถูก "แช่แข็ง" ในชิ้นงาน ความเค้นภายในที่เกิดขึ้นในที่สุดจะถูกปลดปล่อยในรูปของการโก่งงอ
เปรียบเทียบความแตกต่างของการโก่งงอระหว่าง PC+GF10 และ PC+GF20
จากการเปรียบเทียบเชิงปริมาณของความเสี่ยงการโก่งงอของ PC เสริมแรง ค่าสัมประสิทธิ์ความแตกต่างของการหดตัวของ PC+GF10 (การหดตัวตามแนวตั้งฉาก / การหดตัวตามทิศทางการไหล) มักอยู่ที่ 3-4.5 ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์นี้ของ PC+GF20 อาจสูงถึง 4-6 นั่นหมายความว่า PC+GF20 มีปริมาณใยแก้วสูงกว่า ผลการจัดเรียงตัวของเครือข่ายใยแก้วแข็งแกร่งกว่า และความเสี่ยงการโก่งงอก็สูงขึ้นตามไปด้วย ภายใต้การออกแบบแม่พิมพ์และเงื่อนไขกระบวนการเดียวกัน ปริมาณการโก่งงอของ PC+GF20 มักเป็น 1.3-1.8 เท่าของ PC+GF10
อย่างไรก็ตาม PC+GF20 มีข้อได้เปรียบชัดเจนด้านความแข็งแกร่ง โมดูลัสการดัดโค้งสามารถสูงถึง 4000-5500 MPa (PC+GF10 อยู่ที่ 2800-3500 MPa) และอุณหภูมิการเสียรูปเนื่องจากความร้อนก็สูงกว่า 5-10 องศาเซลเซียส สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแกร่งสูง (เช่น ตัวเรือนโคมไฟถนน LED ขายึดชุดคอมเพรสเซอร์แอร์ภายนอก) PC+GF20 เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
มาตรการออกแบบแม่พิมพ์สำหรับการโก่งงอของ PC เสริมแรง
สำหรับปัญหาการโก่งงอของ PC เสริมแรง มีมาตรการหลักหลายประการในระดับการออกแบบแม่พิมพ์ ควรเลือกรูปแบบการฉีดที่จุดศูนย์กลางหรือการฉีดหลายจุดแบบสมมาตรเป็นอันดับแรก เพื่อให้เส้นทางการไหลของของหลอมเหลวสมมาตรและสมดุล ลดการจัดเรียงตัวของใยแก้วมากเกินไปจากการไหลทางเดียวระยะไกล ขนาดทางเข้าต้องใหญ่พอ (แนะนำความกว้าง >= 3 มม. และความหนา >= 70% ของความหนาผนังชิ้นงาน) เพื่อลดความต้านทานการไหลและลดการจัดเรียงตัวจากแรงเฉือนของใยแก้วในบริเวณทางเข้า ทางวิ่งเย็นควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการจัดเรียงตัวล่วงหน้าของของหลอมเหลวขณะไหลผ่านทางวิ่ง สำหรับผลิตภัณฑ์แผ่นแบนขนาดใหญ่ ให้พิจารณาใช้ระบบทางวิ่งร้อนเพื่อควบคุมความสมดุลของระบบการฉีดได้ดีขึ้น การออกแบบช่องน้ำหล่อเย็นต้องรับประกันอุณหภูมิที่สม่ำเสมอในทุกบริเวณของโพรงแม่พิมพ์ โดยควบคุมความต่างอุณหภูมิให้อยู่ภายใน 10 องศาเซลเซียส
กลยุทธ์การปรับกระบวนการสำหรับการโก่งงอของ PC เสริมแรง
ในระดับกระบวนการ พารามิเตอร์ต่อไปนี้มีผลชัดเจนต่อการควบคุมการโก่งงอของ PC เสริมแรง ควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่ 90-120 องศาเซลเซียส ยิ่งอุณหภูมิแม่พิมพ์สูง การหล่อเย็นยิ่งสม่ำเสมอ การคลายการจัดเรียงตัวยิ่งมาก และการโก่งงอยิ่งน้อย แต่ต้องระวังว่าอุณหภูมิแม่พิมพ์สูงเกินไปจะทำให้รอบยาวขึ้นและเพิ่มความเสี่ยงการหดตัวภายหลัง ความเร็วในการฉีดใช้กลยุทธ์ควบคุมแบบแบ่งช่วง ความเร็วปานกลาง (50-80 มม./วินาที) เมื่อเริ่มเติมเพื่อหลีกเลี่ยงรอยพุ่ง ความเร็วสูง (80-120 มม./วินาที) ในช่วงเติมหลักเพื่อรักษาอุณหภูมิหน้าของหลอมเหลวและลดการจัดเรียงตัว และลดความเร็วในช่วงท้ายการเติมเพื่อลดแรงกระแทกต่อแม่พิมพ์ ตั้งความดันคงที่ไว้ที่ 50%-70% ของความดันฉีด และเวลาคงความดันอิงตามการแข็งตัวสมบูรณ์ของทางเข้า ใช้เวลาหล่อเย็นที่ยาวขึ้น (PC มีค่าการนำความร้อนต่ำ ต้องใช้เวลาหล่อเย็นนานขึ้น)
PC+GF10 เทียบกับ PC+GF20: คำแนะนำการเลือกวัสดุแบบครบวงจร
หากผลิตภัณฑ์ไม่ต้องการความแข็งแกร่งสูงและการโก่งงอเป็นปัญหาหลัก ให้เลือก PC+GF10 ก่อน หากผลิตภัณฑ์มีข้อกำหนดความแข็งแกร่งที่ชัดเจน (เช่น ต้องรับแรงภายนอกขนาดใหญ่หรือมีช่วงกว้างยาว) และสามารถควบคุมการโก่งงอด้วยวิธีการแม่พิมพ์และกระบวนการได้ ให้เลือก PC+GF20 หากข้อกำหนดการโก่งงอเข้มงวดมาก (เช่น ตัวเรือนชิ้นส่วนออปติกที่มีความแม่นยำ) สามารถพิจารณา PC เติมแร่หรือ PC ที่ไม่มีใยแก้วร่วมกับชิ้นส่วนฝังโลหะ ในด้านต้นทุน PC+GF20 มักแพงกว่า PC+GF10 8%-12% และต้องชั่งน้ำหนักอย่างครบวงจรในการเลือกวัสดุ
