ABS塑料外觀性能

1、ABS塑料外觀性能一. 流紋流紋常由熔體中的氣泡產(chǎn)生，氣泡來自潮氣、包陷的氣體和裂解氣體。適當(dāng)?shù)念A(yù)干燥可避免與潮濕潮濕有關(guān)的流紋。（Fritch.L., “ Injection Moldi ng ABS for Properties of Weld Line in Injectio nMolded Thermoplastics ” SPE ANTEC Papers ）錯(cuò)誤的螺桿設(shè)計(jì)、過小的螺桿背壓、大的塑料顆粒、高的螺桿轉(zhuǎn)速以及使用螺桿減壓可引起由包陷氣體產(chǎn)生的流紋。裂解氣體產(chǎn)生的流紋產(chǎn)生于過高的熔體溫度或在塑化筒中長時(shí)間的停留、高的噴嘴溫度和過度的剪切。過度的剪切產(chǎn)生于：.導(dǎo)致熔體過熱的不良

2、螺桿設(shè)計(jì)；.螺旋片或單向閥開裂；.高的螺桿轉(zhuǎn)速；.螺桿背壓過高；.節(jié)流澆道 和澆口；.非常高的注射速率。通過模具設(shè)計(jì)和機(jī)器調(diào)節(jié)等措施， 流紋也能得到各種程度的消除。某些提高流紋消除能力的機(jī)器條件卻又反過來加重了型腔流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的氣泡。最終的結(jié)果總是難以預(yù)測的。在噴嘴和模具流道設(shè)計(jì)正確的假定下，快速充填常常產(chǎn)生較少的流紋（圖一）。這是由于氣 泡生長的時(shí)間被縮短了，而且快速充填提高了流紋的消除能力。提高熔體溫度雖然也能幫助消除流 紋，但結(jié)果幾乎總是產(chǎn)生更多的流紋（圖一）。較高的熔體溫度產(chǎn)生較多的氣泡，因?yàn)槿垠w的黏度小了，而氣泡中的壓力卻大了。所以，根據(jù)不同 的情況，高溫熔體的快速充填既可減少流紋，也

3、可使其增多。如果快速充填因剪切熱使熔體過熱， 那么流紋就將增多。圖二表示增加充填壓力可以減少流紋的情形，這在高模溫時(shí)最有效消除流紋是一件費(fèi)力而不易見效 的事，最好是避免產(chǎn)生氣泡的根本原因，如此就不必再要求消除流紋了 .對(duì)有待電鍍或油漆的塑件，或 者將浸泡在熱水或溶劑中的塑件，就毋需采用消除流紋的方法二. 光澤ABS塑料含有兩種材料，其中一相比另一相容易變形，所以熔體鋒面滾動(dòng)產(chǎn)生的塑料表面本質(zhì)上是在 微米量級(jí)內(nèi)起伏不平的最佳的光澤取決于將這種起伏不平的新生表面緊貼在高度拋光的模具表面 上雖然人們總是期望較高的熔體溫度會(huì)有利于提高光澤，但是在大多數(shù)情況下卻正好相反，尤其是在 冷模具中（圖三）某些牌

4、號(hào)的ABS塑料不甚敏感，所以性能響應(yīng)曲線比較平坦熔體過冷也會(huì)使光澤降 低,因?yàn)槌涮钍艿搅苏系K因?yàn)椋偟男阅茼憫?yīng)曲線是一條弓背型的曲線 模具溫度對(duì)光澤有強(qiáng)烈的影 響冷模具（低于1400F）減少了可得到的光澤，同時(shí)使其它成形參數(shù)對(duì)光澤更為敏感較高的模具溫度 （1501800F）提高了光澤，并減小了熔體溫度的影響只要熔體在節(jié)流澆道和澆口中不受到過度的剪切，較快的充填往往有助于提高光澤充填速率的影 響在低模溫時(shí)最大（圖四）.令人感到意外的是，在塑件良好充填所需范圍之外提高充填壓力，并不總會(huì) 產(chǎn)生人們所期望的強(qiáng)烈影響充填壓力的影響可能是微弱的，并且與模具溫度相互作用（圖五）曾發(fā)現(xiàn) 過高的充填壓力降低光澤

5、的情況最好的光澤得自中等熔體溫度“上限”模溫.快速充填和充分而不 過度的充填壓力由于高模溫會(huì)犧牲冷卻時(shí)間和成形效率，所以不采用比所需要模溫更高的溫度是明 智的利用這四種成形條件，同一種牌號(hào)的ABS塑料的光澤可從20%變化到98%該項(xiàng)結(jié)果由文獻(xiàn)11公布 三翹曲由于若干原因，成形塑件在不受載條件下因溫度升高而可能發(fā)生翹曲應(yīng)該了解,翹曲更容易發(fā)生在高溫度時(shí)（即翹曲傾向在濕熱條件下比干熱條件下更大）.成形塑件中的芯部方向性和冷卻應(yīng)力都能引起塑件的翹曲.提高熔體溫度減少了塑件中的方向性，因?yàn)闇p少了翹曲的傾向較快異充填也減少了塑 件芯部的方向性，當(dāng)然也常能減小翹曲圖六表示綜合的影響冷模具以幾種方式產(chǎn)生較大

6、的翹曲傾向 方向性松馳的機(jī)會(huì)較少及快速冷卻產(chǎn)生了有害的冷卻應(yīng)力提高充填壓力也產(chǎn)生較大的應(yīng)力，阻礙松馳并降低不退火熱扭變溫度（見熱扭變溫度一節(jié)）充填壓力和模具溫度的影響見圖七 u械性能和成形參數(shù)機(jī)一. 拉伸強(qiáng)度和彈性模量上述四個(gè)成形參數(shù)并不明顯影響彈性模量 .拉伸強(qiáng)度主要受方向性影響，塑件在取向方向強(qiáng)度較高. 有證據(jù)表明，加熱時(shí)間具有有害的影響.與沖擊性能相對(duì)照，拉伸性能受的影響處胾較低的量級(jí)內(nèi).圖 八定性地表示了重要的性能響應(yīng).定量地說，在從冷熔體慢速充填到熱熔體快速充填的典型條件內(nèi).室 溫時(shí)的拉伸屈服強(qiáng)度可降低正常值的 510%15.模具溫度和充填壓力無明顯的影響.二. 彎曲強(qiáng)度和彎曲模量這

7、些性能對(duì)成形參數(shù)的響應(yīng)與拉伸性能的相同，所以上述內(nèi)容完全可用.三. 蠕變可獲得的有限數(shù)據(jù)表明，成形參數(shù)對(duì)蠕變沒有明顯影響.四. 熱扭變溫度研究結(jié)果表明，不退火和退火材料的熱扭變溫度對(duì)成形參數(shù)響應(yīng)稍有不同.不退火材料的熱扭變溫度 受充填壓力和模具溫度影響，未發(fā)現(xiàn)熔體溫度和充填速率對(duì)此有何影響.試圖將不退火熱扭變溫度與 方向性或冷卻應(yīng)力相聯(lián)系的努力已經(jīng)失敗11. 一個(gè)眾所周知的事實(shí)是有趣的，即退火常常將熱扭變溫度提高400F.文獻(xiàn)4在分子松馳概念基礎(chǔ)上解釋了成形參數(shù)的影響.圖九表明，過高的充填壓力使 不退火熱扭變溫度損失 10150F15.冷模具（800F）也能使不退火熱扭變溫度降低100F11.

8、高充填壓力和快速冷卻阻礙分子運(yùn)作，并且阻礙塑料分子的優(yōu)惠排列.另一方面，充填壓力.模具溫度或充填速度對(duì)退火熱扭變溫度沒有影響.已收集的一些數(shù)據(jù)表明，當(dāng)熔體溫度上升時(shí)，退火熱扭變溫度下降約達(dá)100F（圖十）.這種影響并不總是存在，它取決于所使用的ABS塑料牌號(hào).五. 懸掛梁式?jīng)_擊V形缺口沖擊受到方向性的強(qiáng)烈影響，因此沖擊值也能反映方向性的強(qiáng)弱因?yàn)榉较蛐允怯邢虻母拍? 所以必須特別規(guī)定相對(duì)于流動(dòng)方向斷裂方向沖擊斷裂方向與流動(dòng)方向垂直時(shí)的方向性是有利的另一方面，塑件沿流動(dòng)方向斷裂時(shí)，相同的方向性就是不利的.垂直沖擊斷裂值可能比平行斷裂值大 14倍11.在某些應(yīng)用中,盡可能在一個(gè)方向上有較大的沖擊值是

9、有益的，而其它方向則是無關(guān)緊要 的.另一些應(yīng)用中則要求均勻的沖擊值（即沒有優(yōu)先方向）.成形參數(shù)的相互作用可在某種程度上取得 這兩種結(jié)果.熔體溫度通過兩種可能的方式影響沖擊值.在推薦范圍內(nèi)，升高熔體溫度降低了強(qiáng)烈影響該項(xiàng)性能的 芯部方向性，使得垂直斷裂值下降而平行斷裂值上升（圖十一）.過高的熔體溫度不僅減小了方向性，而且還會(huì)使塑料降解，這就同時(shí)減小了平行方向和垂直方向的沖 擊強(qiáng)度.圖十一中的曲線在超出推薦溫度范圍后呈現(xiàn)下降趨勢的原因就在于此.根據(jù)各種ABS塑料不同的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，熔體溫度對(duì)強(qiáng)度的影響降到幾分之一，而對(duì)平行斷裂沖擊強(qiáng)度的影響沒有這么大, 在推薦范圍內(nèi)提高熔體溫度可提高平行斷裂沖擊強(qiáng)

10、度約50%11,15.快速充填減小芯部方向性，結(jié)果其影響是減小垂直斷裂沖擊強(qiáng)度和增大平行斷裂沖擊強(qiáng)度 .在低熔體 溫度時(shí),充填速率的影響可為1550%或更大.高熔體溫度時(shí)，充填速率的影響明顯減小，因?yàn)槿垠w松 馳抵消了充填引起的方向性（圖十二）.提高模具溫度還可減小垂直斷裂和平行斷裂沖擊強(qiáng)度的差別 , 因?yàn)檫@促進(jìn)了緩冷過程和增加了熔體的松馳.模溫（800F和1800F）的影響不象充填速率那么大.模溫 影響最大發(fā)生在低熔體溫度和低充填速率時(shí)（圖十三）.充填壓力對(duì)沖擊強(qiáng)度沒有強(qiáng)烈和確定的影響.六. 熔接痕強(qiáng)度熔接痕由兩股熔流匯合而成，有幾個(gè)原因決定了它的強(qiáng)度低于非熔接痕區(qū).熔接痕缺口處存在應(yīng)力集 中

11、.熔體鋒面的拉伸延展產(chǎn)生，與主流動(dòng)方向垂直.這種方向性也被認(rèn)為是弱熔接痕的一個(gè)原因1619.在熔接痕處避免陷入空氣是最重要的，所以成形模正確排氣是必不可少的.有關(guān)成形參數(shù)的 影響資料并不充裕，但是現(xiàn)有的數(shù)據(jù)告訴了我們下列的一般規(guī)則提高熔體和模具的溫度往往增加熔接痕的強(qiáng)度（圖十四）較高的熔體溫度促進(jìn)熔接痕處分子的合并和纏連，也產(chǎn)生較小的殘留方向性因此,可嘗試在推薦限度內(nèi)提高熔體溫度過高的熔體溫度會(huì)使熔 體降解，使包括熔接痕區(qū)在內(nèi)的強(qiáng)度降低因此，圖十四中熔體溫度的響應(yīng)曲線在推薦限度上呈現(xiàn)下降 趨勢提高模具溫度會(huì)促進(jìn)緩冷，可以有較多的時(shí)間填滿熔接痕處的縫隙，并使該處分子互相纏連，方 向性也得到更多的

12、松馳，因此有利于提高熔接痕強(qiáng)度然而，在大多數(shù)情況下，模溫的提高雖然是有利 的但不如熔體溫度的影響大由于充填速率和充填壓力的相互作用，它們的影響是復(fù)雜的 > 因此，確切 的影響程度取決于ABS塑料牌號(hào).塑料設(shè)計(jì)和熔體及模具溫度 一方面，提高充填速率可促進(jìn)拼合，其機(jī)理與提高熔接溫度相同快速充填會(huì)產(chǎn)生熱量以及減少流動(dòng)時(shí) 的模內(nèi)冷卻另一方面，快速充填可產(chǎn)生更多不利熔體鋒面的方向性和加劇排氣問題，因此使熔接痕變?nèi)酰▓D十五）.充填壓力不足會(huì)產(chǎn)生較明顯和較弱的熔接痕可是有兩個(gè)因素決定了過高充填壓力也會(huì)產(chǎn)生較弱的熔接痕過高的充填壓力產(chǎn)生比較尖銳的缺口 ，在使用條件下容易增加應(yīng)力集中過高充填壓力也阻礙 熔

13、體松馳和分子的纏連.圖十六總結(jié)了可能發(fā)生的情況.最佳的充填壓力和充甜速率取決于塑件設(shè)計(jì)的特殊性排除故障時(shí)可從正反兩個(gè)方向調(diào)整這兩個(gè)參數(shù)，并仔細(xì)注意性能的響應(yīng)充填壓力和充填速率的影響都不如熔體或模具溫度的影響還應(yīng)認(rèn)識(shí)到,變動(dòng)這些參數(shù)雖可在一定程度上改善熔接痕，但熔接痕區(qū)的強(qiáng)度總要比非熔接痕區(qū)的差七. 投擲沖擊投擲沖擊性能與垂直斷裂懸臂梁式?jīng)_擊性能相比較，成形參數(shù)的影響在某些方面是不同的.在垂直斷 裂懸臂梁式?jīng)_擊的情況下，芯部方向性提高了沖擊強(qiáng)度相形之下,方向性對(duì)投擲沖擊性能幾乎總是有 害的，因?yàn)榱鲃?dòng)傾向的強(qiáng)度較弱投擲沖擊產(chǎn)生雙向變形，塑件不會(huì)比最弱方向的強(qiáng)度更牢固，流動(dòng)方 向上的高強(qiáng)度是無用的通

14、常的規(guī)則是在不引起塑料降解的條件下改變成形參數(shù)，以促使方向性減小.這意味著在許可范圍內(nèi) 提高熔體溫度各種ABS塑料的熱穩(wěn)定性是不同的.在降解抵消方向性減小帶來的好處之前，某些牌 號(hào)經(jīng)受較高熔體溫度各種牌號(hào)ABS塑料投擲沖擊性能響應(yīng)在圖十七中表示為包絡(luò)線.模具溫度的升高促進(jìn)方向性的消除，并且常與充填速率相互作用在模具溫度降低時(shí)，改變充填速率具 有最大的影響（圖十八）充填壓力對(duì)投擲沖擊性能一般沒有什么影響在發(fā)現(xiàn)提高充填壓力的影響時(shí), 這種幾乎總是有害的，在綜合較低熔體和模具溫度及緩慢充填時(shí)尤其如此實(shí)驗(yàn)和工業(yè)實(shí)踐已顯示，過 高充填壓力時(shí)的投擲強(qiáng)度最優(yōu)值的一半過高充填壓力增加殘留方向性，并可能打破冷卻

15、應(yīng)力的平衡, 使表面受拉而不象通常那樣受壓6.預(yù)計(jì)這兩種情況都會(huì)減小投擲沖擊強(qiáng)度.八. 用于電鍍的注射成形件成形件電鍍時(shí)，其外觀.鍍層附著性和尺寸穩(wěn)定性都是關(guān)鍵的質(zhì)量指針.由于存在各種相互矛盾的因素 從成形參數(shù)最優(yōu)化的觀點(diǎn)來看，電鍍代表了最復(fù)雜的情況中的一種.例如,某種成形參數(shù)配置使鍍層附 著性最佳，但它卻不是抑制流紋或塑件翹曲傾向的最好選擇.一般情況下選擇的參數(shù)使鍍層附著性和 熱循環(huán)性能最優(yōu)，下面的討論將圍繞這個(gè)方面展開.假定電鍍預(yù)處理和電鍍的各個(gè)步驟都能正確地實(shí)現(xiàn)，那么ABS塑料的鍍層附著性主要取決于鍍層底 下塑料薄層的強(qiáng)度.低附著性和鍍層氣泡很少能使鍍層和ABS塑料徹底分離,而是ABS塑

16、料本身在邊界層處剝離.邊界層受到熔體鋒面產(chǎn)生的方向性的制約.為使這個(gè)要害層次的強(qiáng)度達(dá)成最大，希望該 層的方向性最小20.如圖十九所示，兩個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)是熔體溫度和充填速率.應(yīng)采用緩慢充填來促使 表面方向性減小，從而提高ABS塑料與鍍層相結(jié)合的邊界層的強(qiáng)度.不過，這里的例子很好地說明了 前述的折衷方法.由于電鍍塑件的扭曲或彎曲會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，使得鍍層起伏或開裂，因此還應(yīng)使塑件的翹 曲達(dá)成最小.如前所述，快速充填使方向性產(chǎn)生在表層而不是在芯部，所以減小了翹曲.有一個(gè)合理的方法可以幸運(yùn)地?cái)[脫這種狀況高熔體溫度有利于解除方向性，尤其是對(duì)于緩慢充填產(chǎn)生的芯部方向性.因此應(yīng)該使用較高的熔體溫度，只要不至于使塑料

17、降解和產(chǎn)生流紋或低劣的塑件外表.合理選 擇充填速率和熔體溫度可使鍍層附著性增加50%或更高.模溫和充填壓力的影響較小高的模具溫度有助于減小方向性，尤其是對(duì)要求的緩慢充填所產(chǎn)生的芯 部方向性.充足的充填壓力僅僅是為了得到充滿的美觀的塑件 過高的充填壓力會(huì)產(chǎn)生不利的方向性 和應(yīng)力.圖二十表示模溫和充填壓力的影響.u塑件內(nèi)各點(diǎn)的性能變化熔體溫度和壓力以及充填速率等成形參數(shù)在型腔內(nèi)各點(diǎn)很少是相同的，尤其是頭兩項(xiàng)參數(shù)在流動(dòng)方向上發(fā)生變化.在簡單的塑件中，局部速度會(huì)在流動(dòng)方向上改變；在復(fù)雜的塑件中，橫截面上的局部速 度也不一致.局部速度還受到局部厚度的影響.甚至連型腔各點(diǎn)的模具表面溫度基本上也是不同的.因?yàn)檫@些參數(shù)在模具中是逐點(diǎn)變化的，所以它們同樣也影響到性能變化.像沖擊和電鍍附著性這類性 能的確在塑件各點(diǎn)變化.塑件澆口端的方向性常達(dá)到最大，并朝著盲端逐漸減小.結(jié)果垂直斷裂沖擊強(qiáng)度在澆口端較高，而在盲 端較低.投擲沖擊強(qiáng)度受不均勻方向相的影響，所以投擲沖擊強(qiáng)度在澆口端較低，而在盲端較高.文獻(xiàn) 15中的一個(gè)范例說明，投擲沖擊強(qiáng)度和懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度可隨位置發(fā)生變化.在一塊4in寬的板上,從澆口處開始的15