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    注塑工藝及模具結構對導電防靜電材料表面電阻率的影響

    作者:棋豐塑膠 時間: 瀏覽:55

    經常有客戶反饋同一款導電防靜電材料做不同的產品電阻值也會發生改變,那么到底是什么原因導致了這種改變呢?棋豐塑膠在導電防靜電塑膠材料改性、生產和注塑工藝領域有豐富的實踐經驗,下面我們和大家分享注塑工藝及模具結構對導電防靜電材料表面電阻率的影響和解決辦法。

    不同熔體層的剪切力大小

    研究表明,在塑料熔體充填模具型腔的過程中,熔體可以分成三層結構,表層,次表層和芯層。如下圖所示:

     image.png


    首先,由于熔融材料貼近低溫的模具表面,較高的冷卻速率使表層熔體的黏度增大并迅速凝固,還來不及回復的高分子鏈段被凍結,帶來了一定的取向,產生了較高的剪切力

    此時次表層熔體將會受到注塑壓力導致的流動的推應力和表層冷凍的高分子層相互纏繞的鏈段間拉應力的雙重作用,導致側表層熔體產生強烈的分子鏈取向,甚至斷裂,因此次表層受到的剪切力是較大的;

    芯層熔體受到的影響較小,基本保持了理想熔體的應有特性,高分子鏈段基本不會取向,因此所受到的剪切力也較小

    綜上所述,不同位置熔體受到的剪切力從大到小為:次表層>表層>芯層。

    剪切力對導電性能的影響

    對于導電填充物體系而言,以炭黑填充塑料為例,在注塑流動充模過程中,剪切力的作用,往往使炭黑粒子從高剪切力區域的表層向低剪切力區域的芯層團聚、遷移,此時可以考慮為車子跑的太快了,更加容易使車上的貨物被甩下來,這樣的特性使表層區域的炭黑逐漸減少,相應地,芯層的炭黑粒子逐漸增多。參考下圖,可以更好的理解,此時如果測量產品表層和芯部的電阻,就可以發現表層電阻明顯大于芯層和次表層。

    image.png

    上述規律可總結為,注塑充填過程的高剪切不利于導電填充物形成導電網絡,會導致導電性能降低

    注塑工藝及模具結構對表面電阻率的影響

    在注射的過程中,影響剪切力的因素有很多,如下表所示:

    導電性能剪切力注塑速度注塑壓力
    熔體溫度
    背壓
    模具溫度
    澆口尺寸
    產品厚度
    保壓壓力


    纖維低背

    顆粒高背壓



    纖維高背

    顆粒低背壓

    注塑速度:注射速度越,剪切力(速率)越大,越不利于導電網絡形成

    注塑壓力:在開環注塑機上,注塑壓力越大往往注射速度也越快,因此其影響類似于增加注射速度;在閉環控制機器上,速度控制更為精密,只有在注塑壓力高于很大阻力時再增加則速度/剪切力不會增加,相似于射速,越高注塑壓力越不利于導電網絡形成。

    熔體溫度:一般情況下,增加熔體溫度則熔體黏度會降低,在相同的注塑速度下,剪切力會降低;因此溶體溫度越高,更有利于在低剪切的速率下確保樹脂的填充,如此將越有利于導電網絡的形成。

    背壓:大的背壓會在熔膠時產生更高的剪切,對纖維類導電填充物有一定的破壞,不利于形成導電網絡;對于在共混中分散不好的材料或導電粒子團聚過大時更大背壓有改善作用;背壓的選擇需要慎重,對于通常的選擇,我們需要從低背壓開始,當觀測到產生團聚的產品,高背壓才會起到有利作用。

    模具溫度:模具溫度低時,表層的冷卻速度更快,導電粒子更容易被固定在表層,因此表層的電阻會降低,而低模溫下冷凍層會變厚,芯層的剪切力會增加,此時芯部的電阻會增大;如果我們產品的檢驗需要用到這種接觸式表面電阻設備,則需要更多導電填充物在表面可以被接觸,所以低模溫是更好的選擇

    澆口尺寸:澆口處的剪切會增大,嚴重時會撕裂導電填料之間的聯系,破壞導電網絡,導致體積電阻增大;對于纖維類導電填料,高剪切還會造成纖維長度變短,不利于形成導電網絡;澆口尺寸越大,越有利于導電網絡的形成。

    產品厚度:產品厚度越小,越容易產生高剪切;這里類似于澆口,產品厚度越大,越有利于導電網絡的形成。

    保壓壓力:高保壓下,塑件的導電性更好。其有利于導電填充物在塑料中的分散,特別是對炭黑,高保壓會改變炭黑的聚集態,增加炭黑在塑料中的分布,有利于形成導電網絡,提高導電性。

    其他因素對表面電阻率的影響

    1.所有含炭黑的樹脂都應充分干燥

    2.碳黑材料流道的末端表面電阻率要好于進膠口附近

    3.碳纖維材料澆口附近的表面電阻率要好于流道末端

    4.模具的拐角部位要設計足夠大的圓弧

    5.導電性好的材料表面通常更加斑駁和暗淡,而光滑的表面富含樹脂導電性更差

    棋豐塑膠作為專業的導電防靜電塑膠材料生產商,可以為客戶提供從樣品分析、材料選擇、模具設計到生產工藝全流程的技術支持。

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