礦物填充 PEEK 注塑成型常見缺陷及解決方法

一、引言

聚醚醚酮（PEEK）是一種高性能特種工程塑料，具有優異的耐高溫、耐化學腐蝕、高強度和良好的生物相容性等特點。通過填充礦物，可進一步提升其剛性、尺寸穩定性和耐磨性，但同時也會使注塑成型過程變得更為復雜，容易出現多種缺陷。了解這些常見缺陷及其產生原因，并掌握相應的解決方法，對于提高礦物填充 PEEK 注塑制品的質量和生產效率至關重要。

二、常見缺陷及解決方法

（一）制品表面質量缺陷

1. 表面浮纖

• 產生原因：礦物填充 PEEK 在注塑過程中，由于礦物填料與 PEEK 基體的流動性差異，以及熔體在模具型腔中的流動不均，導致纖維或礦物顆粒在制品表面富集，出現表面浮纖現象。此外，模具溫度過低、注射速度過快、保壓壓力不足等工藝參數設置不當，也會加劇表面浮纖的產生。

• 解決方法：調整工藝參數，適當提高模具溫度，使熔體在模具內能夠更均勻地冷卻固化，減少表面浮纖；降低注射速度，避免熔體流動過快導致纖維或礦物顆粒被沖刷到表面；增加保壓壓力和保壓時間，使熔體在模具內得到充分壓實，防止表面收縮和浮纖。優化配方，選擇與 PEEK 基體相容性更好的礦物填料，并適當增加偶聯劑的用量，改善填料與基體的界面結合力，減少浮纖現象。對模具進行拋光處理，降低模具表面粗糙度，使熔體更容易在模具內流動，減少表面浮纖的產生。

2. 表面光澤度差

• 產生原因：模具表面質量不佳，如表面粗糙度高、存在劃痕或油污等，會影響制品的表面光澤度。礦物填料的添加改變了 PEEK 熔體的流動性和表面張力，導致熔體在模具內不能充分填充型腔，從而使制品表面不平整，光澤度下降。注塑工藝參數不合理，如熔體溫度過低、模具溫度過低、注射速度過慢等，也會造成制品表面光澤度差。

• 解決方法：對模具進行精細拋光，提高模具表面質量，確保模具表面光滑平整。優化配方，選擇合適粒徑和形狀的礦物填料，并添加適量的潤滑劑，改善熔體的流動性和表面性能，提高制品表面光澤度。調整注塑工藝參數，適當提高熔體溫度和模具溫度，使熔體能夠更好地填充模具型腔；加快注射速度，減少熔體在模具內的停留時間，避免因冷卻過快導致表面不平整。在成型后對制品進行后處理，如打磨、拋光、涂覆等，可有效提高制品表面光澤度。

（二）尺寸精度缺陷

1. 尺寸偏差

• 產生原因：礦物填充 PEEK 的收縮率與純 PEEK 不同，且受礦物填料種類、含量、粒徑以及注塑工藝參數的影響較大。如果在模具設計階段沒有充分考慮這些因素，就容易導致制品尺寸偏差。注塑過程中，工藝參數的波動，如熔體溫度、模具溫度、注射壓力、保壓壓力和冷卻時間等的不穩定，會使制品的收縮率發生變化，從而產生尺寸偏差。模具的磨損、變形以及裝配精度不足等問題，也會影響制品的尺寸精度。

• 解決方法：在模具設計前，通過試驗或查閱相關資料，準確掌握所用礦物填充 PEEK 材料的收縮率數據，并根據制品的尺寸要求和結構特點，合理設計模具的尺寸和公差。嚴格控制注塑工藝參數，確保工藝參數的穩定性。可采用先進的注塑設備和控制系統，對熔體溫度、模具溫度、注射壓力、保壓壓力和冷卻時間等參數進行精確控制。定期對模具進行檢查、維護和保養，及時修復或更換磨損、變形的模具部件，保證模具的裝配精度。對制品進行尺寸檢測和分析，根據檢測結果調整模具尺寸或注塑工藝參數，逐步優化制品的尺寸精度。

2. 翹曲變形

• 產生原因：礦物填充 PEEK 在注塑成型過程中，由于制品各部位的冷卻速度不一致，導致內部產生不均勻的收縮應力，從而引起翹曲變形。制品的結構設計不合理，如壁厚不均勻、加強筋或凸臺布局不當等，也會加劇翹曲變形的程度。注塑工藝參數設置不當，如模具溫度過高、冷卻時間不足、保壓壓力不合理等，會使制品內部的收縮應力無法得到有效釋放，導致翹曲變形。

• 解決方法：優化制品的結構設計，盡量使制品的壁厚均勻，合理布局加強筋和凸臺，避免因結構不合理導致的應力集中和不均勻收縮。調整注塑工藝參數，降低模具溫度，加快制品的冷卻速度，減少制品各部位的冷卻溫差；延長冷卻時間，使制品內部的收縮應力得到充分釋放；合理調整保壓壓力和保壓時間，保證制品的密度均勻，減少收縮變形。采用模具冷卻系統優化設計，如在模具內設置合理的冷卻水道布局，使模具各部位的冷卻更加均勻，降低制品的翹曲變形。對翹曲變形的制品進行后處理，如采用熱矯正、機械矯正等方法，改善制品的尺寸精度和形狀。

（三）內部質量缺陷

1. 氣孔和空洞

• 產生原因：礦物填充 PEEK 在注塑過程中，如果物料干燥不充分，水分在高溫下蒸發形成氣體，會在制品內部產生氣孔和空洞。模具排氣不良，熔體在填充模具型腔時，型腔內的空氣無法及時排出，會被包裹在制品內部形成氣孔和空洞。注塑工藝參數不合理，如注射速度過快、熔體溫度過高、保壓壓力不足等，會導致熔體在模具內流動紊亂，空氣難以排出，增加氣孔和空洞的產生幾率。

• 解決方法：嚴格控制物料的干燥工藝，確保礦物填充 PEEK 在注塑前充分干燥，去除水分。一般來說，PEEK 材料的干燥溫度在 120 - 150℃，干燥時間為 4 - 6 小時。優化模具設計，增加模具的排氣槽或排氣孔，提高模具的排氣性能，確保型腔內的空氣能夠及時排出。調整注塑工藝參數，降低注射速度，使熔體能夠平穩地填充模具型腔，減少空氣的卷入；適當降低熔體溫度，避免因溫度過高導致氣體揮發；增加保壓壓力和保壓時間，使熔體能夠更好地填充模具型腔，消除內部氣孔和空洞。

2. 熔接痕

• 產生原因：當礦物填充 PEEK 熔體在模具型腔內流動時，由于澆口位置、數量或形狀不合理，導致熔體分流后又匯合，在匯合處就容易形成熔接痕。熔體溫度過低、模具溫度過低、注射速度過慢等工藝參數設置不當，會使熔體的流動性變差，在匯合處不能充分融合，從而產生明顯的熔接痕。此外，模具的排氣不良也會影響熔體的匯合質量，加劇熔接痕的產生。

• 解決方法：優化模具設計，合理選擇澆口位置、數量和形狀，盡量減少熔體的分流和匯合次數，使熔體能夠均勻地填充模具型腔。調整注塑工藝參數，適當提高熔體溫度和模具溫度，改善熔體的流動性，使熔體在匯合處能夠更好地融合；加快注射速度，減少熔體在模具內的停留時間，避免因冷卻過快導致熔接不良。改善模具的排氣性能，增加排氣槽或排氣孔，確保型腔內的空氣能夠及時排出，減少熔接痕的產生。在制品設計允許的情況下，可在熔接痕位置增加加強筋或圓角，提高制品的強度和外觀質量。

• 礦物填充 PEEK 注塑成型過程中出現的常見缺陷會對制品的質量和性能產生不利影響。通過深入分析表面質量缺陷、尺寸精度缺陷和內部質量缺陷的產生原因，并采取相應的解決方法，如優化模具設計、調整注塑工藝參數、改進物料處理和模具排氣等措施，可以有效減少或消除這些缺陷，提高礦物填充 PEEK 注塑制品的質量和生產效率。在實際生產中，還需要不斷總結經驗，根據具體的生產條件和制品要求，靈活運用各種方法，以達到最佳的成型效果。

以上梳理了常見缺陷與解決辦法，若你在實際生產中遇到更具體的問題，或想了解某類缺陷的詳細操作，歡迎隨時找偉才塑膠溝通。