ABS注塑成型技术优化方案

ABS英文名称Acrylonitrile Butadiene Styrene，简称ABS，是由丙烯腈（A）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）三元共聚而成的高聚物，属于非晶型材料，密度为1.02～1.06g/cm³，不仅具有较好的综合力学性能，而且耐热性、耐寒性良好，耐化学腐蚀，电性能良好，尺寸稳定性好，易加工性、染色性好等，用注射成型的方法可以生产冲击强度高，制品尺寸较稳定的工业产品，如机电产品，交通工业中的齿轮、叶片、轴承、仪表仪器的外壳，电视机外壳，冰箱内衬，纺织用各类管材及汽车零件等，可节约大量的金属材料，降低成本，实现以塑代钢，以塑代木。

由于三种单体的比例不同，可以得到不同用途和性能的ABS，主要有抗冲级、耐热级、阻燃级、透明级、增强级、电镀级等品种。

1.工艺特性

（1）结晶性ABS属于非结晶型聚合物，无明显熔点，热变形温度93～124℃，流动温度110～120℃，使用温度-40～100℃。由于其牌号、品种较多，在注射成型时应按品级的不同制订合适的工艺参数。一般情况下，ABS在160℃以上即可成型，在270℃以上才开始出现分解。

（2）熔体特性ABS的熔体粘度适中，流动性介于PS与PC之间，并且熔体的冷却固化速度比较快。熔体粘度对成型温度和注射压力都比较敏感，其中注射压力稍敏感些。因此在成型过程中常采用较高的注射压力以降低熔体粘度，提高充模性能。

（3）吸水性 根据ABS中组分的不同，吸水性有所差异，其范围在0.2%～0.5%之间，为了得到较为理想的制品，在成型加工之前需对原材料进行干燥处理，使吸水率降低至0.2%（质量分数）以下。

（4）收缩率 ABS的成型收缩率较小，一般为0.4%～0.7%，但易产生内应力，制品成型后应进行退火处理。

（5）热稳定性 在成型过程中，ABS的热稳定性较好，可供选择的温度范围较宽，不易出现降解或分解现象，但温度过高，有破坏ABS中橡胶相的倾向，故须注意。由于大分子中含有双键，ABS的耐候性较差，紫外线可引起ABS变色。

2.对成型设备的要求

ABS加工性能良好，对注射机无特殊要求。在实际生产中大多采用螺杆式注射机，这样可使物料塑化充分，制品质量好。在选用螺杆式注射机时应注意以下几点：

1）每次注射量应取设备最大注射量的50%～75%。

2）螺杆应选用单头、等距、渐变、全螺纹、带止逆环的螺杆。螺杆的长径比L/D为20∶1，压缩比为（2～2.5）∶1。如果采用色母粒或制品外观要求较高，可选用小一级直径的螺杆。锁模力按照4.7～6.2kN/cm²来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。

3）喷嘴可选用敞开式喷嘴或延伸式喷嘴（其长度不超过150mm），避免采用自锁式喷嘴，以降低注射流程或引起物料变色。在喷嘴上还应有加热控温装置。

4）对于阻燃级ABS，要求设备做好防腐工作（如螺杆、机筒、喷嘴等部分），并要求控温系统工作灵敏。

3.制品特点

制品的壁厚与熔体的流动长度、生产效率以及使用要求等有关。ABS熔体的最大流动长度与制品壁厚之比约为190∶1，而这个数值又会因品级的不同而有所差异，因此ABS制品的壁厚不宜太薄，特别是需要作电镀处理的制品，壁厚要求略厚些以增加镀层与制品表面的粘附力。制品壁厚也不宜过厚，否则不仅会增加制品的成本，而且成型周期也较长，所得制品的收缩率明显增加。因此ABS制品的壁厚通常取1.5～5.0mm。

壁厚要均匀，尽量避免缺口与锐角，以防应力集中，在转角、厚薄连接处等部位采用圆弧进行过渡。

4.模具结构

（1）浇口与流道 可使用点浇口和热流道，为了使ABS熔体能尽快充满模具型腔的各个部分，要求流道的直径为6～8mm，浇口厚度为制品厚度的30%以上，平直部分（指将要进入型腔的部分）的长度约为1mm。浇口位置应根据制品要求和料流方向而定，对于需作电镀处理的制品，浇口位置不能在电镀表面处。

（2）脱模斜度 制品的脱模斜度与成型收缩率有关，由于品级不同，制品形状不同以及成型条件的不同，成型收缩率有一定的差异，大致范围为0.3%～0.6%，有时可达0.4%～0.8%，因此ABS制品的脱模斜度可考虑为：型芯部分沿脱模方向为35′～1°，型腔部分沿脱模方向取40′～1°20′。对于形状较复杂，或带有字母、花纹的制品，其脱模斜度应适当增加。

（3）顶出要求 由于制品表面质量对电镀性能有较大的影响，表观上任何微小的伤痕都会在电镀后明显地显露出来，因此除了要求型腔内不允许有任何伤痕存在外，还要求顶出的有效面积要大，多根顶杆在顶出过程中的同步性要好，顶出力均匀。

（4）排气 为了防止在充模过程中出现排气不良，熔体灼伤，接缝线明显等问题，要求开设排气孔或排气槽，排气孔宽4～6mm，厚0.025～0.05mm。

ABS模具设计的部分参考数据见表4-12。

表4-12 ABS模具设计的部分参考数据

5.原材料处理

ABS的吸水率大约为0.2%～0.8%，加工允许值为0.2%左右，因此对于包装严密、贮存得当，而制品要求又不太高的情况下，可以不经干燥处理即进行成型加工。若颗粒中水分含量超过规定值，则必须先经干燥处理方可成型。干燥条件为：干冬季节在75～80℃下，干燥2～3h（料层厚度25～40mm），夏季雨水天在80～90℃下，干燥4～8h。对于特殊品级的颗粒或制品有较高要求（如电镀制品）时，干燥条件为温度70～80℃，时间8～18h；对于含PC组分的耐热级ABS，干燥温度适当调高至100℃。

ABS染色性好，根据需要可采用浮染法或色母料法着色。原料中要加入紫外线吸收剂和抗氧剂，以提高耐老化能力。

6.注射成型工艺条件

（1）注射温度 因ABS含有橡胶成分，过高的成型温度会引起橡胶分解，流动性降低。同时长时间的高温作用会造成降解、交联和炭化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。ABS树脂等级不同，成型温度也不同，耐热级、电镀级等品级树脂的加工温度可稍高些，而阻燃级、通用级及抗冲级等，加工温度应低些（见表4-13），对于表面要求高的制品，应采用较高的成型温度。(https://www.xing528.com)

表4-13 不同等级ABS树脂的成型温度

（2）模具温度 模具温度影响ABS制品的表面质量和内部残余应力。模具温度高，熔体充模容易，制品表观好，内应力小，同时对制品的可电镀性也有所改善或提高，但制品的成型收缩率大，成型周期长，脱模后易变形等。对于一般要求的制品，模具温度可控制在40～50℃；对于表观和性能要求都比较高的制品，模温可控制在60～70℃。而且模温要均匀，要求型腔与型芯之间的温度差不超过10℃。对于深孔制品或形状较为复杂的制品，要求型腔温度比型芯温度略高一些，以利于制品的顺利脱模。在注射大的、结构复杂的、薄壁制品时，应考虑专门对模具加热。

（3）注射压力 ABS的熔体粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯的高，所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS制品都要施用高压注射，对小型、构造简单、厚度大的制品可以用较低的注射压力，一般控制在60～120MPa；壁薄、流道较长，流动阻力大时，注射压力可高至130～150MPa。提高注射压力可增加ABS制品的表面光泽度，但过高的注射压力容易造成制品脱模困难或脱模损伤，还可能给制品带来较大的内应力。在实际生产过程中，螺杆式注射机常选用的注射压力在100MPa以下，而柱塞式注射机一般在100MPa以上。

（4）保压压力 保压压力大小往往决定了制品的表观质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在热的气氛下使制品表面雾化；压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。所以要调配好保压压力和保压时间。保压压力不宜过高，为注射压力的30%～60%，使用螺杆式注射机一般采用30～50MPa，而柱塞式则需60～70MPa以上。若保压压力过高，会使制品内应力增大。保压时间相对较短。

（5）塑化压力 塑化压力为5～15MPa，如果塑化压力太低，熔体中裹入的空气会造成焦化（在制品内有灰黑纹路）。

（6）注射速度 ABS的注射成型采用中等注射速度效果较好。若注射速度慢，制品表面会出现波纹，熔接不良等缺陷；若注射速度快，可使充模迅速，但易出现排气不良，表观粗糙度不佳等情况，同时还会使制品的拉伸强度和伸长率下降。在生产过程中，除了充模有困难需用较高的注射速度外，一般都选用中、低注射速度，最好采用分级注射，以获得较好的表面光泽，并且熔合缝小，熔合缝强度高。

（7）成型周期 总成型周期通常在80s以下，较其他塑料短10%～20%。

（8）螺杆转速 最大螺杆转速60r/min，尽量采用较低的螺杆转速，只要能在冷却时间结束前完成塑化过程即可。

不同等级的ABS注射成型工艺条件见表4-14。

表4-14 不同等级的ABS注射成型工艺条件

7.注意事项

（1）开机与停机 在ABS塑料的开机或停机时，除了阻燃级ABS有严格的要求之外，其他品级的ABS与大多数塑料一样，无特殊要求。阻燃级ABS在开机或停机过程中，为了防止阻燃剂发生分解，要求开机时，应先对机筒进行清洗（用通用级ABS），然后再行加工。对于需作20min以上的停机时，在停机前须一方面将机筒温度降低至100℃以下，另一方面排空机筒内的物料，并用通用级ABS清洗机筒后方可停机。

在265℃温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5～6min；温度为280℃，则物料在机筒内停留时间就不能超过2～3min；有些ABS制品在刚脱模时并无问题，但过一段时间后会产生褐色或黄色条纹，这可能是由于机筒过热或物料在机筒内滞留时间过长引起的。

（2）再生料的利用 对于干净、无杂质、无分解物存在的ABS再生料，可以与新料混合后使用，混合比例一般不超过新料的25%，以免影响性能。对于再生次数较多（指5次以上）或添加着色剂的再生料，一般不要与新料混合使用，防止造成色差。电镀级ABS不能使用再生料。混合后的物料，须按规定进行干燥处理，然后方可成型加工。

（3）制品后处理 ABS制品中也存在内应力，只是在一般情况下很少发生应力开裂。因此当制品使用要求不高时，可不必进行热处理；如果制品使用要求较高（电镀级制品），则须将制品放入温度为70～80℃的热风循环烘箱中，处理2～4h，然后缓慢冷却至室温。

ABS制品内应力大小的检验方法为：将制品浸入冰醋酸中，5～15s内出现裂纹，则说明制品内应力大，若2min后无裂纹出现，则表明制品的内应力小。

（4）清理模具 成型耐热级或阻燃级材料时，生产3～7d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装置。

（5）其他 由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化比较敏感，所以机筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。试验证明，这两部分温度的微小变化都将在制品上反映出来。温度变动过大，将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。

8.ABS注射成型中常见的不良现象、产生原因及解决方法（见表4-15）

表4-15 ABS注射成型中常见的不良现象、产生原因及解决方法

（续）

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