玻璃纤维增强POM的加工成型

玻璃纤维增强 POM（聚甲醛）的加工成型需结合玻纤特性与 POM 熔体流动性特点，调整工艺参数以避免玻纤团聚、制品翘曲等问题。以下从主流成型方法、工艺要点及常见问题展开说明：

一、注塑成型：最常用的成型方式

1. 原料预处理

• 干燥处理：玻纤增强 POM 吸湿性低（含水率 < 0.1%），但玻纤表面可能吸附水分，需在 80~100℃干燥 4~6 小时，避免气泡或银纹。

• 原料混合：玻纤（10%~30%）与 POM 粒料需均匀分散，可通过双螺杆挤出机预混（避免单螺杆挤出导致玻纤断裂）。

2. 设备与模具要求

• 注塑机选型：选用短长径比（L/D=16~20）、低压缩比（1.8~2.2）的螺杆，减少玻纤剪切损伤；喷嘴需耐磨（可选用碳化钨材质）。

• 模具设计：

• 浇口设计：采用扇形或梯形浇口（避免针点浇口导致玻纤堵塞），浇口尺寸比纯 POM 大 10%~20%。

• 模具温度：控制在 80~120℃（提高结晶度，降低内应力），冷却水道需均匀分布，避免局部温差导致翘曲。

3. 工艺参数控制

• 料筒温度：

• 前段：190~210℃（避免 POM 热分解，上限不超过 230℃）；

• 中段：200~220℃（熔体充分塑化）；

• 后段：180~200℃（防止玻纤氧化）。

• 注射压力：80~120MPa（高于纯 POM 的 60~100MPa），保压压力为注射压力的 60%~70%，延长保压时间（10~20s）以补偿收缩。

• 冷却时间：20~40s（比纯 POM 长 10%~15%），避免制品内部残留应力。

4. 常见问题及解决方法

• 表面浮纤：提高模具温度至 120℃，或添加相容剂（如马来酸酐接枝 POM）改善界面结合。

• 翘曲变形：调整浇口位置（对称分布），降低冷却速率（模具温度≥100℃），或优化玻纤取向（通过模流分析模拟）。

二、挤出成型：用于管材、型材生产

1. 工艺要点

• 螺杆参数：选用突变型螺杆（压缩段短），压缩比 1.5~2.0，避免玻纤过度剪切；螺杆转速控制在 15~30r/min（低于纯 POM 的 30~50r/min）。

• 机头设计：采用直通式机头（减少流道弯曲），口模尺寸比制品大 5%~10%（补偿牵引收缩）。

• 牵引速度：0.5~1.5m/min（比纯 POM 低 20%），配合定型套水冷（水温 20~30℃），防止型材变形。

2. 应用场景

• 工业用耐磨管材、齿轮条、导轨型材等，需兼顾刚性与耐候性。

三、吹塑成型：较少应用，适用于中空制品

1. 限制条件

• 玻纤增强 POM 熔体粘度高，吹塑时型坯下垂严重，需提高挤出温度至 220~230℃，并缩短型坯下落时间。

• 制品壁厚需均匀（≥2mm），避免薄壁处玻纤分布不均。

2. 典型产品

• 小型耐高压容器（如化工试剂瓶）、汽车油箱部件（需搭配阻隔层）。

四、二次加工：后处理与改性

1. 机械加工

• 切削加工：使用高速钢或陶瓷刀具，切削速度比纯 POM 低 30%（100~150m/min），需加水冷却（防止玻纤粉尘堆积）。

• 钻孔与攻牙：预钻孔径比理论值大 0.1~0.2mm，避免应力开裂；攻牙时使用润滑脂减少摩擦。

2. 焊接工艺

• 热板焊接：温度 210~230℃，压力 0.5~1.0MPa，焊接时间 5~10s（比纯 POM 延长 20%），需确保焊接面平整（玻纤取向一致）。

• 超声波焊接：适用于小型零件，振幅 30~50μm，焊接时间 0.5~1s，需避免焊接区域应力集中（可设计加强筋）。

3. 表面处理

• 耐候性要求高时，可喷涂 UV 防护漆（如聚氨酯涂层），或进行等离子处理改善表面附着力。

五、加工关键参数对比：纯 POM vs 玻纤增强 POM

六、注意事项与安全防护

• 玻纤粉尘控制：加工过程中佩戴防尘口罩（玻纤粒径 < 5μm），设备需配备除尘系统（避免呼吸道损伤）。

• 热分解风险：POM 在 240℃以上长期停留会分解出甲醛，加工时需控制料筒温度≤230℃，并定期清理螺杆（残留物料碳化）。

• 环保要求：废料可粉碎后二次利用（玻纤含量下降 10%~15%），但多次回收会导致力学性能劣化（建议回收次数≤3 次）。

总结

玻璃纤维增强 POM 的加工成型核心在于平衡 “玻纤分散性” 与 “熔体流动性”，通过优化设备参数（如温度、压力）和模具设计（如浇口、冷却系统），可有效提升制品性能与合格率。实际生产中需根据制品结构（如壁厚、复杂程度）灵活调整工艺，必要时通过模流分析预演成型过程，减少试模成本。