降低制品内应力是耐热ABS注塑成型的关键. 本文从模具设计, 材料干燥, 成型温度, 保压压力和时间, 模具温度等5大方面, 分享了笔者对耐热ABS树脂成型的加工要点.
普通ABS耐热性能不够好, 现在, 通过添加ɑ-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基马来酰亚胺共聚物等耐热剂开发了一系列耐热ABS树脂, 热变形温度(HDT)为90-120℃.
由于耐热ABS的分子结构中含有高刚性的苯环和N-苯基基团, 提高耐热性同时, 也增加了分子链的空间位阻效应, 使分子链的松弛速度降低, 易使制品存在较大的内应力, 导致制品应力开裂, 应力发白, 产品发脆等缺陷. 因此, 降低制品内应力是耐热ABS注塑成型的关键.
产品模具设计
产品壁厚要求均一, ABS产品的壁厚差异应控制在25%以内, 防止壁厚差异过大引起局部应力集中. 强度较弱的柱子根部需增加R角或追加加强筋, 防止柱子断裂.
卡扣设计, 卡扣的根部需要倒R角, R角的大小取决于产品的壁厚, R角和壁厚比应在0.3以上, 随此比值增大, 内应力逐步减小, 但也要考虑产品表面缩水问题. 模具冷却水道的设计要保证冷却的均匀性, 避免冷却不均, 收缩不一而造成的内应力.
材料干燥
通常, 耐热ABS树脂在储存运输过程中会吸收空气中的水分, 吸水率随空气湿度有所变化, 一般在0.2~0.4%之间, 所以必须对材料进行充分干燥, 使材料含水率降至0.05%以下, 最好在0.02%以下, 否则可能出现水花, 银丝等表面不良现象. 耐热ABS树脂的干燥温度比普通ABS高, 通常为80-95℃, 干燥时间3-4小时.
成型温度
成型温度是耐热ABS加工时需特别关注的一个参数, 其设定是以确保耐热ABS充分塑化为基准, 应尽量使用供应商建议的成型温度之中间值偏上的温度区域, 成型温度提高会明显地降低耐热ABS的粘度, 增加树脂的流动性, 使流动距离变长, 来保证材料有足够的填充能力.
保压压力和时间
对于耐热ABS来说, 保压压力和时间的设定是否合理, 直接影响制件内应力的大小. 保压压力的增加会使分子间隙变小, 链段活动范围减小, 熔体的体积缩小, 密度变大, 分子之间的作用力增加, 可以改善产品的缩水及内部质量, 但会导致内应力变大, 因此, 在保证产品外观质量的前提下尽量选用较低的保压压力.
保压时间的设定是根据浇口随着冷却完成其固化, 螺杆再推进已不再对成型品施加压力为止的时间. 保压时间过长, 容易使材料填充过分, 分子间隙变小, 内应力变大;保压时间过短, 产品容易产生缩水, 尺寸不稳定. 保压时间设定应以制品重量不再变化时的最短时间为最佳保压时间.
模具温度
在成型耐热ABS时使用模温机来控制模具温度, 建议的模温是60-80℃. 较高的模具温度, 往往会产生良好的流动, 较高的熔接线强度, 较小的产品内应力, 但成型周期会适当延长.
若模具温度比建议的低, 就会导致制品内应力过高, 会降低制品的性能, 可能出现制品脆裂, 螺丝孔开裂或喷漆开裂等不良现象.