免噴涂材料新波痕的形成原因及解決方案

0 引 言

近年來，注射成型用免噴涂材料以其性能優(yōu)異、綠色環(huán)保等優(yōu)點廣泛應用在家電、汽車、電子等制品上。隨著制品高質(zhì)量發(fā)展的需求，免噴涂材料在環(huán)保塑料基礎(chǔ)上不斷迭代更新，如為提升制品亮度，增加鈦白粉等增白劑；為增加制品色澤度，增加珠光粉等無害粉末，達到高品質(zhì)的外觀效果。由于采用免噴涂材料的制品無論外觀品質(zhì)，還是節(jié)能環(huán)保等方面都有較大的提升空間，具有廣闊的市場前景。

反觀潛藏其間的“思想懸疑”，迫切需要回應人類中心主義與生態(tài)危機之間是否構(gòu)成因果關(guān)聯(lián)，人類中心主義的反思性重構(gòu)能否擺脫生態(tài)危機困擾。一者，作為哲學辯題，人類中心主義的歷史之維縈繞著“二元論”及其解蔽的沉思。二者，作為思維營壘，人類中心主義的理論淵藪貫穿著矛盾斗爭性和同一性的關(guān)聯(lián)。三者，作為價值命題，人類中心主義的實踐路徑預留著社會歷史發(fā)展可能性的拷問。作出抽絲剝繭式的追問亦可表征，因由人類中心主義“在場之弊”和“離場之患”的長期爭訟，最終關(guān)涉如何界定人類中心主義的哲學閾限以及怎樣進行人類中心主義價值重構(gòu)。

免噴涂材料的成型技術(shù)隱藏著新的問題，如調(diào)試免噴涂材料注射成型時，發(fā)現(xiàn)免噴涂材料因為增加粉末的特殊性，相同結(jié)構(gòu)制品的外觀發(fā)生了變化。免噴涂材料添加粉末后，伴隨材料的流動出現(xiàn)了一些其自有的流動聚集現(xiàn)象，產(chǎn)生新的缺陷問題，由于材料流動理論基于一致的流體力學特性，在未添加粉末前的制品成型過程中未發(fā)現(xiàn)此類問題。現(xiàn)以PS為基料，增強物為60 μm級的鋁粉免噴涂材料為例，多澆口注射時發(fā)現(xiàn)在溫差線后端產(chǎn)生了一條新的、類似水波形狀的波痕，之前成型過程中未發(fā)現(xiàn)此缺陷，所以將此缺陷稱為新波痕，以下介紹新波痕的形成原因及解決方法。

化合物 3B07：質(zhì)譜 ESI／MS（negative mode），m／z 246，［M－H］－。 1H NMR（500 MHz，CDCl3，TMS），δ為7.77～7.80（m，2H），7.28～7.31（m，2H），7.08（t，J＝8.5 Hz，2H），7.01 （t，J＝8.5 Hz，2H），6.59（br.s，1H，NH），4.58（d，J＝6.0 Hz，2H）。

1 問題描述

制品為采用免噴涂材料注射成型的家電冰箱抽屜，材料為新型免噴涂塑料，添加5%的鋁粉，使其增強制品金屬質(zhì)感。模具采用2點順序閥熱流道系統(tǒng)，有2個澆口，主澆口在待成型制品的前端，輔助澆口調(diào)整熔接痕位置，工藝上滿足外觀質(zhì)量的調(diào)試要求。成型過程中，主澆口打開后，熔體被注入型腔，在外觀面一側(cè)型腔板通55～60℃熱水，保證成型制品外觀沒有溫度差異造成的流動缺陷。澆注系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示，主澆口1先打開，熔體到達輔助澆口2位置后，開始雙澆口填充。澆注系統(tǒng)的設(shè)計原理是利用輔助澆口2的打開時間解決2個澆口注入熔體相遇產(chǎn)生的熔接痕問題，同時可以將氣痕、流紋等影響制品外觀的缺陷移至不影響制品質(zhì)量的合適位置。

在調(diào)整熔接痕位置的同時，還需要調(diào)整圖3所示的溫差線缺陷，它是主澆口1注入熔體的流動前沿痕跡，主要是由于主澆口1注入的前沿熔體與輔助澆口2注入的熔體存在溫度差異和流動滯留而形成，溫差線可以通過工藝調(diào)試消除或移到不影響制品外觀的位置。

首先考慮采用CAE模流分析的方法預測新波痕的產(chǎn)生和形成原因，但缺少添加粉末改性的流動模擬算法和材料參數(shù)，無法運用有限元分析的方法解決問題。隨后通過顯微鏡影像分析進行驗證，新波痕是由于鋁粉的排列發(fā)生變化，或翻轉(zhuǎn)或排列異常，通過顯微鏡影像對新波痕表面和無新波痕表面的鋁粉排列進行對比，檢驗鋁粉排列情況，如圖6所示。

由于制品成型時添加了含鋁粉的免噴涂材料，注射成型的缺陷影響被放大，注射工藝調(diào)試難度增大。圖2所示為制品后部2處長的熔接痕，需要通過控制輔助澆口2的打開時間調(diào)整成型制品后端的熔接痕位置，使其處于不影響制品質(zhì)量的位置。

在調(diào)試溫差線時，發(fā)現(xiàn)溫差線后端還有一條水波紋形狀的痕跡，起初當作是第2條溫差線，但無法用溫差線的理論解釋這一現(xiàn)象。采用CAE模流分析軟件進行流動分析，無法預測該缺陷。經(jīng)過理論分析初步判斷為輔助澆口2注射時產(chǎn)生擾流導致的水波痕跡，稱為新波痕，如圖4所示。新波痕的存在影響了制品的外觀質(zhì)量，制約了免噴涂材料的技術(shù)應用，急需解決。

2 原因分析

2.1 工藝調(diào)試

對多次工藝調(diào)試的制品樣件進行分析，測量輔助澆口2與溫差線之間的距離以及溫差線與新波痕之間的距離，發(fā)現(xiàn)溫差線與新波痕之間的距離約等于其與輔助澆口2的距離。排除模具零件加工的精度因素，兩者具有相同的體積或距離，判斷新波痕的形成與輔助澆口2充填熔體存在聯(lián)系。

因為PS材料在溫度變化或滯留時會產(chǎn)生溫差線現(xiàn)象，所以認為新波痕可能是溫差線的不同表征。但在工藝調(diào)試試驗中，發(fā)現(xiàn)結(jié)合溫差線的形成理論，溫差線不應該出現(xiàn)在新波痕的位置，而且調(diào)整溫差線的位置，新波痕位置也隨之改變，初步判定新波痕不是溫差線。隨后進行了背壓調(diào)試試驗，基于材料填充了金屬粉末，可能會由于背壓不足而導致鋁粉與基料的融合不充分，產(chǎn)生流紋。采用增加背壓、調(diào)整轉(zhuǎn)速、更改材料溫度等方法反復調(diào)試，但結(jié)果無明顯變化，判定新波痕并非工藝背壓設(shè)置所引起的。

解決新波痕的方案是通過工藝調(diào)試、模具設(shè)計優(yōu)化等，將新波痕位置移至制品的非外觀面或?qū)χ破吠庥^影響較小的面上。工藝調(diào)試的方法是延遲澆口2的打開時間，根據(jù)溫差線、擾動澆口、新波痕距離相等的原則，將新波痕移至制品影響較小的外觀表面。根據(jù)新波痕產(chǎn)生機理，要實現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)，還要將環(huán)境因素、填充物形狀對生產(chǎn)的干擾降到最低，并保持穩(wěn)定的模溫和充填工藝參數(shù)。

2.2 形成原因驗證

（2）35歲（含 35歲）以下護理人員，調(diào)查中顯示來自學習方面的壓力很少，說明這一年齡段的人員希通過學習來提高自己，針對這個特點，工會可結(jié)合自身的“一活動 一工程”等活動開展一系列的職工技能競賽和培訓；

正常位置的鋁粉反光度排列順序比較均勻，在1 000倍顯微鏡下觀測，發(fā)現(xiàn)2個位置的鋁粉排列差異較大，正常位置比較均勻，平行度較高，新波痕位置的鋁粉排列雜亂，同時還有局部缺失，造成表面對光線的反射效果不同，產(chǎn)生感觀上的差異，但實際手感觸摸無法感覺明顯的凸痕或凹痕，通過顯微鏡影像分析，驗證了新波痕的形成原因。

1.2.4 血液通路護理 告知患者內(nèi)瘺自我保護、檢查方法（不要內(nèi)瘺側(cè)睡覺，避免患肢提重物、測血壓，保持穿刺部位干燥等），加強巡視，注意觀察透析期間患者血糖、血糖、腎功能變化，內(nèi)瘺啟用時間適當延遲，充分擴張靜脈，透析完成后以尿激酶封管。

3 解決方案

對新波痕的形成機理進行分析發(fā)現(xiàn)，由于鋁粉等填充物與塑料相比具有更強的光反射特性，其排列不同，對光線的反射效果也不同。如果鋁粉顆粒的長徑比過大，鋁粉的排列將影響制品外觀的光亮度。輔助澆口2打開后，對主澆口1流動過來的熔體產(chǎn)生擾動，由于熔體承載鋁粉流動，在輔助澆口2的擾動作用下出現(xiàn)波紋，擾動產(chǎn)生排列不整齊的鋁粉顆粒隨著熔體繼續(xù)前行。因為輔助澆口2打開后流動阻力小，熔體會優(yōu)先從輔助澆口2流出，但在輔助澆口2前方有從主澆口1流過的熔體，從輔助澆口2流出的熔體推動前面淤滯的熔體向前移動，最后從主澆口1注入的熔體冷卻層中浮出，形成了新波痕，如圖5所示。

雖然一些科學家并不認為“奇點”的存在，如MIT的諾姆·喬姆斯基認為，我們離建立人類水平的機器智能還“遙不可及”，稱奇點是”科幻小說”。但是，“奇點”概念還是獲得了硅谷一些科技企業(yè)家的關(guān)注，如谷歌的拉里·佩奇(LarryPage)和謝爾蓋·布林(Sergey Brin)、支付寶聯(lián)合創(chuàng)始人彼得·泰爾(PeterThiel)，他們的參與推動了社會各界對“奇點”的關(guān)注。2000年，尤德考斯基(Eliezer Yudkowsky)等創(chuàng)建了“奇點研究所”，是目前唯一致力于研究強AI及其風險的研究組織。

模具設(shè)計優(yōu)化包括以下2個方面。

（1）增加輔助流道，如圖7所示，輔助流道為動模型芯的三角區(qū)域，制品頂面平均壁厚為3.5 mm，三角區(qū)域的輔助流道壁厚增厚0.4 mm，壁厚由輔助澆口2向制品后端做漸變減薄，最大壁厚約為3.9 mm，增大該區(qū)域進料的速度和體積，擴大新波痕的調(diào)整范圍，將排列雜亂的鋁粉包裹在流動的熔體內(nèi)部使其流動更長的距離，且不浮出制品表面。

（2）輔助澆口位置設(shè)計。解決新波痕對外觀的影響方法主要是控制新波痕出現(xiàn)的位置，避免出現(xiàn)在制品的重要外觀面上。經(jīng)過模具工藝調(diào)試的對比分析，總結(jié)新波痕、溫差線、輔助澆口三者的距離關(guān)系原則，如圖8所示，

為產(chǎn)生擾動作用的輔助澆口2到溫差線的距離、

為溫差線到新波痕的位置、

為溫差線到制品邊緣的距離。在均勻壁厚的情況下，

=

，通過該關(guān)系式，可以判斷新波痕出現(xiàn)的位置。當

>

時，新波痕被移至制品邊緣，達到規(guī)避新波痕的效果。通過上述原則設(shè)計模具澆口位置、制品的壁厚等參數(shù)，可以有效解決新波痕問題。

4 結(jié)束語

當成型制品采用添加填充物的免噴涂類材料生產(chǎn)時，制品結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具澆注系統(tǒng)設(shè)計、注射工藝都應注意避免新波痕的產(chǎn)生。根據(jù)新波痕的產(chǎn)生機理和解決方法，在制品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮新波痕對外觀的影響，采取增加輔助流道的方式減小新波痕對制品外觀的影響。在模具澆注系統(tǒng)設(shè)計時提前規(guī)劃澆口位置，降低工藝參數(shù)的調(diào)整難度。在成型制品已出現(xiàn)新波痕的模具修模時，將產(chǎn)生擾動澆口后端的制品壁厚增厚，達到將新波痕包裹在熔體內(nèi)部的目的。上述新波痕的解決方案經(jīng)實際量產(chǎn)驗證，工藝參數(shù)的調(diào)整范圍加大，生產(chǎn)穩(wěn)定，能夠發(fā)揮免噴涂材料的優(yōu)勢。

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