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ABS塑料注塑成型的六大条件

发布时间:2017-06-22 16:23:31点击率:

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一、材料简介

ABS树脂是五大合成树脂之一:其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈,丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。英文名为acrylonitrile–butadiene–styrene copolymer ,简称ABS。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。
二、材料特点
物理特点:
  1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好;
  2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理;
  3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别;
  4、流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好;
  5、适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
成型特点:
  1、无定形材料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时;
  2、宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度;
  3、如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法;
  4、如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置;
  5、冷却速度快,模具浇注系统应以粗,短为原则,宜设冷料穴,浇口宜取大,如:直接浇口,圆盘浇口或扇形浇口等,但应防止内应力增大,必要时可采用调整式浇口。模具宜加热,应选用耐磨钢;
  6、料温对塑件质量影响较大,料温过低会造成缺料,表面无光泽,银丝紊乱,料温过高易溢边,出现银丝暗条,塑件变色起泡;
  7、模温对塑件质量影响很大,模温低时收缩率,伸长率,抗冲击强度大,抗弯,抗压,抗张强度低。模温超过120度时,塑件冷却慢,易变形粘模,脱模困难,成型周期长;
  8、成型收缩率小,易发生熔融开裂,产生应力集中,故成型时应严格控制成型条件,成型后塑件宜退火处理;
  9、熔融温度高,粘度高,对剪切作用不敏感,对大于200克的塑件,应采用螺杆式注射机,喷嘴应加热,宜用开畅式延伸式喷嘴,注塑速度中高速。
三、材料性能
常规性能:
  塑料ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性<1%,熔融温度217~237℃,热分解温度>250℃。
力学性能:
  塑料ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;塑料ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和低转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。
热学性能:
  塑料ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用。
电学性能:
  塑料ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。
环境性能:
  塑料ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。
四、材料分类
  ABS根据冲击强度可分为:超高抗冲型、高抗冲击型、中抗冲型等品种;
  ABS根据成型加工工艺的差异,又可分为:注射、挤出、压延、真空、吹塑等品种;
  ABS依据用途和性能的特点,还可分为:通用级、耐热级、电镀级、阻燃级、透明级、抗静电、挤出板材级、管材级等品种。
五、材料改性
  ABS/PC合金是为改进ABS阻燃性,具有良好的机械强度、韧性和阻燃性,用于建材,汽车和电子工业,如做电视机、办公自动化设备外壳和电话机。ABS/PC合金中PC贡献耐热性、韧性、冲击强度、强度阻燃性、ABS优点为良好加工性、表观质量和低密度,以汽车工业零部件为应用重点。
  ABS/PA合金是耐冲击、耐化学品、良好流动性和耐热性材料,用于汽车内件装饰伯,电动工具、运动器具、割草机和吹雪机等工业部件,办公室设备外壳等。
  ABS/PBT合金有良好的耐热性,强度、耐化学品性和流动性、适于做汽车内饰件,摩托车外垫件等。
  另外还有ABS/PSU、ABS/EVA、ABS/pvc/PET、ABS/EPDM、ABS/CPE、ABS/PU等合金。
六、注塑工艺
成型工艺:
  塑料ABS也可以说是聚苯乙烯的改性,比HIPS有较高的抗冲击强度和更好的机械强度,具有良好的加工性能,可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型,还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工。ABS的吸水性比较高,加工前需进行干燥处理,干燥温度为70~85℃,干燥时间为2~6h;ABS制品在加工中容易产生内应力,如应力太大,致使产品开裂,应进行退火处理,把制件放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h,再冷却至室温即可。
挤出工艺:
  塑料ABS生产管材、板材、片材、及型材等制品,管材可用于各种水管、气管、润滑油及燃料油的输送管;板材、片材可用于地板、家具、池槽、过滤器、墙壁隔层及热成型或真空成型。挤出机的螺杆长径比通常比较高,L/D为18~22之间,压缩比为(2.5~3.0):1,宜用渐变型带鱼雷头螺杆,料筒温度分别为:料斗部150~160℃,料筒前部180~190℃,模头温度185~195℃,模具温度180~200℃,其次吹塑成型温度可控制在140~180℃之间。
注塑工艺:
  ABS树脂是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的三元共聚物。其中A代表丙烯睛、B代表丁二烯、S代表苯乙烯。ABS树脂具有三种组份的综合性能、A可以提高耐油性、耐化学腐蚀性,从而具有一定的表面硬度;B使ABS呈现橡胶态的韧性,提高了冲击韧性;S使ABS塑料呈现出较好的流动性,使之具有热塑性塑料成型加工的良好性能。
ABS塑料在我国主要用于制造仪器仪表、家用电器、电话机、电视机等的外壳及电镀用的ABS塑料,使其赋予金属光泽,ABS用于代替金属。我厂生产的各类型号电冰箱的内胆及各种塑料制品中,ABS注塑制品占电冰箱塑料制品总数的88%以上。
七、应用领域
  ABS树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面,ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。此外ABS还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。
  ABS树脂广泛应用于汽车工业.电器仪表工业和机械工业中,常作齿轮,汽车配件,挡泥板,扶手,冰箱内衬,叶片,轴承,把手,管道,接头,仪表壳,仪表板,盆安全帽等:在家用电器和家用电子设备的应用前景更广阔,如电视机,收录机,冰箱,冷柜,洗衣机,空调机,吸尘器和各种小家电器材:日用品有鞋,包,各种旅游箱,办公设备,玩具及各种容器等,低发泡的ABS能代替木材,适合作建材,家具和家庭用品。
八、材料的主要产地
  世界ABS五个最大的生产厂家依次是:中国台湾的奇美公司,总产能为125万吨/年,其中台南装置为100万吨/年、镇江装置为25万吨/年;拜耳公司总产能为93万吨/年;LG化学总产能为70万吨/年;通用电气GE塑料总产能为65万吨/年;BASF总产能为56万吨/年,五大企业占世界总产能的55.6%。五大生产企业已占全球ABS产能的一半以上。
世界主要地区ABS产能分布:
  拜耳、GE塑料和DOWN CHEM是美国的三大ABS树脂生产厂,约占美国ABS总产能的97%。其中GE塑料占50.4%,主要面向管材和小型部件市场;拜耳占24.9%,主要面向大宗产品的市场;DOWN CHEM占21.7%,主要面向电子电器市场;3个企业在汽车市场都占有显著的份额。
  韩国4个ABS主要生产企业,分别为LG化学、BASF、CHIEL工业和锦湖化学,约60%出口到中国内地和香港地区。其中最大的是LG化学,2002年其在中国宁波的装置产能翻了一倍,达到30万吨/年,2003年底还将其位于韩国丽川的ABS装置产能提高10万吨/年,使该装置总产能达到50万吨/年。通过在韩国和中国的ABS装置扩建,LG化学公司ABS生产能力已提高至80万吨/年,稳居世界第三大ABS生产商。
  日本有9家ABS生产企业,共11套装置,总生产能力为77.3万吨/年。由JSR公司与三菱化学合并组成的TECHNOPOLYMER公司,拥有29.5万吨/年的ABS产能,成为全球第6大ABS生产企业;住友和三井化学建立的日本A & L公司,拥有10万吨/年的ABS产能。
  经过1995年的重整,西欧ABS市场已进入成熟期,只有6家生产厂共12套装置。2003年,西欧ABS总产能为96万吨/年,生产厂家主要有Bayer(比利时)公司(9.0万吨/年)、GE Plastics(法国)公司(7.0万吨/年)、BASF(德国)公司(14.5万吨/年)、Bayer(德国)公司(18.5万吨/年)、Enichem(意大利)公司(7.5万吨/年)、BASF(荷兰)公司(5.5万吨/年)、Dow Benelux(荷兰)公司(12.0万吨/年)、General Electric Plastics(荷兰)公司(7.0万吨/年)、Bayer(西班牙)公司(6.0万吨/年)、Polidux(西班牙)公司(2.0万吨/年)以及GeneralElectric Plastics(英国)公司(7.0万吨/年)等。其中比利时占37%、法国占8%、德国占28%、意大利占11%、西班牙占8%、英国占8%。
九、材料注塑问题及解决方法
注塑成型缺陷之一:料头附近有暗区 料头附近有暗区(Dull areas near sprue)1、表观 在料头周围有可辨别的环形—如使用中心式浇口则为中心圆,如使用侧浇口则为同心圆,这是因为环形尺寸小,看上去像黯晕。这主要是加工高粘性(低流动性)材料时会发生这种现象,如PC、PMMA和ABS等。
物理原因: 如果注射速度太高,熔料流动速度过快且粘性高,料头附近表层部分材料容易被错位和渗入。这些错位就会在外层显现出黯晕。
  在料头附近,流动速度特别高,然后逐步降低,随着注射速度变为常数,流动体前端扩展为一个逐渐加宽的圆形。同时在料头附近为获得低的流体前流速度,必须采用多级注射,例如:慢—较快—快。目的是在整个充模循环种获得均一的熔体前流速度。
  通常以为黯晕是在保压阶段熔料错位而产生的。实际上,前流效应的作用是在保压阶段将熔料移入了制品内部。
与加工参数有关的原因与改良措施见下:
  1、流速太高 采用多级注射:慢-较快-快
  2、熔料温度太低 增加料筒温度,增加螺杆背压
  3、模壁温度太低 增加模壁温度
与设计有关的原因与改良措施见下:
  1、浇口与制品成锐角 在浇口和制品间成弧形
  2、浇口直径太小 增加浇口直径
  3、浇口位置错误 浇口重新定位
注塑成型缺陷之二:锐边料流区有黯区 锐边料流区有黯区(Dull areas downstream of edges)
  1、表观 成型后制品表面非常好,直到锐边。锐边以后表面出现黯区并且粗糙。
物理原因:
  如果注射速度太快,即流速太高,尤其是对高粘性(流动性差)的熔体,表面层容易在斜面和锐边后面发生移位和渗入。这些移位的外层冷料就表现为黯区和粗糙的表面。
与加工参数有关的原因与改良措施见下:
  1、流体前端速度太快 采用多级注射:快-慢,在流体前端到达锐边之前降低注射速度
与设计有关的原因与改良措施见下:
  1、模具内锐角过渡 提供光滑过渡
注塑成型缺陷之三:表面光泽不均 表面光泽不均(Gloss Variations on textured surfaces)
  1、表观 虽然模具具有均一的表面材质,制品表面还是表现为灰黯和光泽不均匀。
物理原因:
  注射成型生产的制品表面多少是模具表面的翻版。表面粗糙取决于热塑性材料本身,它的粘性、速度设置以及成型参数如注射速度、保压和模温。因而,由于仿制的表面粗糙度的原因,制品表面会出现为灰黯、较黯或光滑。
  理论上说,当被点蚀或侵蚀过的模具表面已精确仿制,投射到制品表面的光线会发生漫反射。因此,表面会出现黯区。对具有较少精确仿制的表面,漫反射现象就会得到控制进而制品表面出现好的光泽效果
与加工参数有关的原因与改良措施见下:
  1、保压太低 提高保压压力
  2、保压时间太短 提高保压时间
  3、模壁温度太低 提高模壁温度
  4、熔料温度太低 提高熔体温度
与设计有关的原因与改良措施见下:
  1、模壁截面差异太大 提供更均一的模壁截面
  2、材料积留过多或棱边尺寸过大 避免材料积留过重或棱边尺寸过大
  3、料流线处排气不好 提高模具在料流线处的排气
注塑成型缺陷之四:空隙 空隙(Void)
  1、表观
  制品内部的空隙表现为圆形或拉长的气泡形式。仅仅是透明的制品才可以从外面看出里面的空隙;不透明的制品无法从外面测出。空隙往往发生在壁相对较厚的制品内并且是在最厚的地方。
物理原因:
  当制品内有泡产生时,经常认为是气泡,是模具内的空气被流入模腔的熔料裹入。另一个解释是料筒内的水气和气泡会想方设法进入到制品的内部。所以说,这样的“泡”的产生有多方面的根源。
一开始,生产的制品会形成一层坚硬的外皮,并且视模具冷却的程度往里或快或慢的发展。然而在厚壁区域里,中心部分仍继续保持较长时间的粘性。外皮有足够强度抵抗任何应力收缩。结果,里面的熔料被往外拉长,在制品内仍为塑性的中心部分形成空隙。
与加工参数有关的原因与改良措施见下表:
  1、保压太低 提高保压压力
  2、保压时间太短 提高保压时间
  3、模壁温度太低 提高模壁温度
  4、熔料温度太高 降低熔体温度
与设计有关的原因与改良措施见下表:
  1、浇口横截面太小 增加浇口横截面,缩短浇道
  2、喷嘴孔太小 增大喷嘴孔
  3、浇口开在薄壁区 浇口开在厚壁区

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