Fig. 4
Surface SEM i mages at l ocation ! b∀ in Fig. 1 ( 2 and 3 are zoomed in results of A and B respectively)
第4期
张亚涛等 : 微发泡注塑成型 PC 制件的表面缺陷及形态分析
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银带纹和银丝纹是微孔注塑制品表面沿料流方 向的流痕 , 本文认为是表层的气泡剪切变形后留下的 痕迹。微孔注塑中, 均相溶液进入型腔后, SCF 成核的 气泡因压力的降低, 逐渐长大 , 并因塑料熔体的流动受 到剪切作用, 被拉伸变形成长带状 , 若长带不破裂, 则 形成银带纹( F ig . 4. 2) , 其中看不出气体逸出的痕迹; 若长带破裂, 气体从 P C 塑料基体中逸出 , 然后被困在 固化熔体与型腔壁之间 , 则在长带逸出气体的区域一 般会形成明显的银丝纹 ( Fig. 4. 3) 。由于表层气泡内 的气体量不同或困在固化熔体与型腔壁间的气体量不 同, 导致银丝纹间高低不同, 形成阶梯状 , 直接影响表 面粗糙度。比较 F ig. 4. 2 、 Fig. 4. 3 可 知, 银丝纹对制 品表面粗糙度的影响更大。
摘要 : 微发泡注塑成型制品常有漩涡状流痕和银纹两类表 面缺陷 。 漩涡状流痕与均相溶液的流动形态关系密 切 , 多在 浇 口附近 ; 而银纹多在远离浇口处 。 文中利 用扫 描电子 显微 镜 ( SEM ) 对 微发 泡注塑 成型 聚碳酸 酯 ( PC) 制 品的漩 涡状 流 痕、 银纹及泡孔形态进行观察 , 发现微孔形态和表面缺陷之间存在如下关系 : 漩涡状流痕对应的气泡剪切变形 较小 , 而 银 纹相关的气泡剪切变形较大 ; 根据气泡 SEM 的形态 , 银纹可细分为 银带纹 、 银丝纹 。 剪切 变形大 、 不破 裂气泡 表面形 成 银带纹 , 破裂则形成银丝纹 。 关键词 : 微发泡注塑成型 ; 漩涡状流痕 ; 银纹 中图分类号 : T Q 320. 66 + 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 7555( 2010) 04 0127 04
( Fig. 4. 3) 截面的 SEM 结果, 从中可看出气泡沿料流 方向剪切变形较厉害, 这主要是因为气泡在随熔体充 填过程中不断长大和被拉伸。 Fig. 5 表明, 银带纹中 受到剪切拉伸的气泡变形为狭长的椭圆形或长条形, 但气泡没有破裂。F ig . 6 表明银丝纹中有破裂气泡的 存在, 在 Fig. 6. 1 的位置 A 放大后的 F ig. 6. 2 中, 气泡 剪切变形后破裂的痕迹较明显, 图中椭圆形区域就是 拉伸变形破裂的气泡 , 其中细丝状的形貌, 就是前面提 到的银丝纹。
Fig. 2
Surface SEM images at location ! a∀ i n Fig. 1 ( 2 is zoomed i n resul t of A)
Fig. 3
Cross section SEM images at location ! a∀ in Fig. 1 ( 2 is zoomed in result of A)
表面 SEM 图显示沿料流方向不断变化的沟槽形成了 漩涡状流痕 , 而且沟槽形貌是气泡破裂的结果。当均 相溶液 ( N 2 的 SCF 与 PC 的熔体构成 ) 由流道、 浇口进 入型腔后 , 由于温度和压力的变化 , SCF 形成的气泡核 和高温的塑料熔体接触温度低的型腔壁后 , 气泡核或 接触型腔壁破裂 , 或受到剪切拉伸而破裂。随着塑料 熔体的固化, 逸出气体困于固化熔体和型腔壁之间 , 从
第 26 卷第 4 期 2010 年 4 月
高分子材料科学与工程
POL YMER MAT ERIALS SCIEห้องสมุดไป่ตู้CE AND ENGINEERING
Vol. 26, No. 4 Apr. 2010
微发泡注塑成型 PC 制件的表面缺陷及形态分析
张亚涛1 , 李海梅1 , 黄世欣2 , 张雨标1
( 1. 郑州大学橡塑模具国家工程研究中心 , 河南 郑州 450002; 2. 台湾清云大学机械系 , 台湾 中坜 45002806)
Fig. 5 Cross section SEM images at locati on ! A ∀ i n Fi g. 4. 1 ( 2 is zoomed in result of A)
S ci. , 2005, 45 ( 10) : 1408 1418. [ 3] K RAM S CHU STER A, CA V IT T R , ERM ER D, et al . Ef fect of processing conditions on shrinkage and w arpage and morphology of inject ion moulded part s using microcellular injection moulding [ J ] . Plast. Rubber Compos. , 2006, 35 ( 5) : 198 209. [ 4] YO ON J D, HON G S K , K IM J H, et al . A mold surf ace treat ment for improving surface f inish of inject ion molded microcellular part s [ J] . Cell. Polym. , 2004, 23 ( 1) : 39 47. [ 5] CHA S W, YO ON J D . The relat ionship of mol d t emperatures and sw irl marks on t he surface of microcellular plast ics [ J ] . Polym . Plast . Technol. Eng. , 2005, 44( 5) : 795 803. [ 6] X U J Y . M et hods t o th e smoot h surf ace of microcellular foam in injection molding[ C] . SPE A N TEC, 2007: 2089 2093. G U O M C, SA NT ON I A , HEU ZEY M C, et al . Occurrence of surface def ect s in TPO injected f oam parts [ J] . J. Cell. Plast . , 2007, 43 ( 4) : 273 296. [ 8] CHEN S C, LI H M , H WAN G S S, et al . Passive mold t emperature cont rol by a hybrid filming microcellular inject ion molding processing [ J ] . Int ernat ional Communicat ions in H eat and M ass T ransfer, 2008, 35( 7) : 822 877. [ 9] CHEN H L, CHIN E R D, CHEN S C. U sing therm ally insulated polymer f ilm f or mold temperat ure cont rol t o improve surf ace qualit y of 994. microcellular inject ion molded part s [ J ]. Int ernat ional Commun icat ions in Heat and M ass T ransfer, 2008, 35 ( 8) : 991
[ 5] [ 1~ 3]
需的试验样品。样品实物如 F ig. 1 所示 , 尺寸为 100 mm 100 mm 2 mm, 浇口为扇形浇口。 为了观测制品表面和厚度方向 ( 截面) 的形态, 建 立表面缺陷和内部泡孔形态间的关系 , 测量采用 SEM ( 荷 兰飞利 浦 Quant a200) 。扫描用 试样选 取位 置如 F ig. 1 中的 a 、 b 所示 , 尺寸为 5 mm 3 mm 2 m m, 喷 金采用上海电子光学技术研究所的 LDM 150D, 最后 进行试样表面、 截面扫描。
收稿日期 : 2009 03 30 通讯联系人 : 李海梅 , 主要从事高分子材料加工工程研究 , E mail: haimeili@ zzu. edu. cn
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高分子材料科学与工程
2010 年
存在许多沟槽, 且这些沟 槽沿熔体流动方向 被拉伸。 沟槽的长宽比( 沿料流方向为长 , 垂直料流方向为宽) 越大 , 表明该沟槽受到的拉伸作用越强。同时 , 沟槽的 面积 ( 体积 ) 越大 , 表明这里被困住的气体越多 , 对表面 粗糙度的影响程度也越大。
通过对微 孔制 品表面 缺陷 500 倍 的 SEM 结果 ( Fig. 2. 2、 F ig. 4. 2、 Fig. 4. 3) 比较, 可知漩涡状流痕是 影响微孔制品表面粗糙度的关键因素, 银丝纹次之 , 银 带纹的影响最小。因此消除漩涡状流痕更有利于提高 微孔制品的表面质量。 3 结论 通过 SEM 观测微孔注塑成型 PC 制品的表面缺 陷, 发现: ( 1) 银纹可细分为银带纹和银丝纹, 熔体表层 的气泡不破裂形成银带纹 , 否则形成银丝纹 ; ( 2) 对微 孔制品表面质量影响程度大小排序为: 漩涡状流痕 , 银 丝纹, 银带纹; ( 3) 漩涡状流痕一般出现在制品浇口附 近或制品中部, 且对应横截面处的气泡变形小 ; 银纹多 出现在远离浇口的后半部 , 相应截面处的气泡拉伸变 形大。
超临界 流体 ( SCF ) 的微发泡注 塑成型工 艺在省 料、 缩短成型周期和减小注塑压力的同时能够得到尺 寸稳定的制品 , 但制品表面常出现漩涡状流痕和 银纹 ( Fig. 1) 两种缺陷 [ 4~ 6] , 故应用范围多限于内部构 件。近年来, 为了改善微发泡制品的表面质量 , 拓展其 应用领域 , 一些学者对其成型缺陷的机理做了研究和 讨论。 Cha 和 Yoon