PCABS的注塑加工指南.docx

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PCABS的注塑加工指南

PC/ABS的成型加工指南

上海锦湖日丽的PC/ABS合金（HAC系列）是一种性能优良的工程塑料，它改善了PC的应力开裂性、加工性，同时具有优秀的耐热性、抗冲击性、耐化学性和尺寸稳定性。

改变PC和ABS的混合比，PC/ABS合金可被定制，以满足特殊的技术要求，包括从汽车控制板和仪表板等零部件，到电动工具、计算机外壳和移动电话系统等广泛的高性能应用领域。

锦湖日丽的PC/ABS合金具有优越的流动性，加工性能卓越，图1是我司三种代表性的PC/ABS之流变特性图。

可以使用传统加工设备进行注塑成型、挤出成型和吹塑成型。

图1：

流变特性图

锦湖日丽的PC/ABS合金与所有的热塑性材料一样，并非不可损坏，必需在其一定的范围内，对加工条件进行准确的控制。

重要的是，机器设备、加工参数和成型模具必须在合适的条件下使用，即可以提供准确的工艺控制，这样才能完全发挥材料的性能。

比如，PC/ABS由于含有PC成分，小量的水分易导致PC在高温成型加工过程中产生水解，以及过分受热（包括剪切热）导致部分降解，从而造成制品产生银丝、发黄、表面黑条纹、色差等外观问题、以及产品脆裂、喷漆开裂等强度问题。

为了成型出更优质的产品,建议检查注塑各相关环节，本注塑加工指南从模具设计到材料准备、设备选择、成型工艺设定以及其他操作规程等方面作出了一些规范，以供客户参考。

一、模具设计

精确的成型模具设计乃是制造成功的塑料产品的先决条件。

因为模具设计的好坏不仅影响到产品之质量，产能，操作难易，更直接关系到整个成本结构。

对于HAC系列PC/ABS树脂所用的模具，可以采用业内常用的模具设计，用标准的模具钢制造。

1）流道设计

流道应该具有最大的横切面积及最小的周长，较大的横切面积，有利于减少流道的流动阻力；较小的截面周长，有利于减少熔融塑料的热量散失。

我们称周长与横切面面积的比值为比表面积（即流道表面积与其体积的比值），用它来衡量流道的流动效率。

即比表面积越小，流动效率越高。

下图2是几种常见形式的流道，我们建议采用圆形或梯形流道。

图2：

流道的形式

在决定流道的尺寸时，应考虑下列这些因素如：

塑件的体积、壁厚与流动长度、流道的长度及冷却，机台的容量能力，浇口大小及成形周期等。

PC/ABS合金建议流道直径在5mm至10mm之间，其他截面形状的流道其内切园的直径可以参照圆形直径设计。

在设计流道布局时，流道之长度应尽可能的短以减少压力损失，并且流道系统应是平衡的，即充填各模穴之时间与压力必须相同，如图3所示。

图3：

平衡之流道布局

在所有流道之交界处，主流道至少须超过支流道一个直径距离以上，如图4所示而成一冷料井。

它可以让熔融料流前端冷的、高黏度的物料停留于此，使后方热的、低黏度的物料易于进入模穴内。

图4：

冷料井

HAC系列PC/ABS合金可以采用外部加热式的热流道成型，不建议用内部加热的绝热流道，因为这些系统存在着固有的无流动区和较高的压力降，这会导致滞留时间延长、材料降解和过量的压力或出现不充填的情况。

热流道一般应用于多型腔的制件或者多浇口的的制件。

2）浇口设计

HAC系列PC/ABS合金可以使用多数的常规浇口，如直浇口、侧浇口、点浇口、扇形浇口、潜伏式浇口、弧形浇口及护耳式浇口等。

设计要考虑的基本因素有：

制件设计、流动和产品最终使用要求。

下面的几点可以作为一般指南。

★需要多浇口的大制件，浇口位置应该足够紧密，以减少压力损失。

这样做可使树脂流动前缘交汇点的冷却最小化，从而提供较好的熔合线强度。

应选择合适的浇口尺寸，以使树脂的充填有一个合理的压力和速度。

★浇口过渡段长度应保持尽可能的短。

★撞流浇口将有助于保证流入的流体直接对着模腔壁或型芯，从而可以避免喷射纹。

★浇口位置应确定好，以便让树脂从厚壁部位流向薄壁部位；让熔合线最小化；并且远离冲击和应力区。

★要使喷射纹、放射斑和浇口白晕减至最少，浇口应与流道有一个合适的角度（图5）。

图5

★浇口直接开到装饰性表面，会引起表面缺陷。

3）模具的排气

模具内的气体不仅包括型腔里的空气，还包括流道里的空气和塑料熔体产生的分解气体。

在注塑时，这些气体都应顺利的排出。

常用的排气方法有如下几种：

◆开排气槽

排气槽一般开设在前模分型面熔体流动的末端，如图6所示，宽b=（5-8）mm，长度L为8.0mm左右，深度为左右。

◆利用顶杆排气

制件中间位置的困气，可加设顶针,利用顶针和型芯之间的配合间隙，或有意增加顶针之间的间隙来排气。

◆利用镶拼间隙排气

对于组合式的型腔、型芯，可利用它们的镶拼间隙来排气，见图7。

◆透气钢排气

透气钢是一种烧结合金，它是用球状颗粒合金烧结而成的材料，强度较差，但质地疏松，允许气体通过。

在需排气的部位放置一块这样的合金即达到排气的目的。

但底部通气孔的直径D不宜太大，以防止型腔压力将其挤压变形。

由于透气钢的热传导率低，不能使其过热，否则，易产生分解物堵塞气孔。

4）型芯和型腔脱模斜度

通常对于PC/ABS，为使制件适当脱模，°的最小脱模角已经可以满足要求。

在采用深度肋或最小脱模角时，应按制件出模方向进行模具抛光（出模抛光）。

特别地，通常要求每毫米侧壁纹理深度增加1°脱模角。

5）模具温度控制

在注塑时，模具温度直接影响树脂的流动及塑件质量。

因此通过模具温度控制系统，使模具表面均均匀受热，模具温度保持恒定。

模壁温差越大，产生不对称应力越大，特别是塑件厚的的方向变形影响更大。

对于特殊的PC/ABS，如电镀级、高光级和增强PC/ABS，对模具温度要求比较高，模具设计时更需考虑模温的控制。

模温控制系统设计要根据塑件的具体情况和实践经验，参考以下要点：

◆冷却水道到成型面各处应取相同的位置，并使水道的排列与成型面的形状相符，如图8（b）。

而图8（a）的布局形式，使冷却不均匀，容易产生塑件变形。

（a）（b）

图8：

水路排布示意

◆冷却水道的直径一般在Φ8～12mm之间，直径太小不易加工，太大对冷却效果不理想。

冷却介质在水道中的流动大体上分层流和紊流两种流动状态。

在层流状态时，冷却介质以直线形式平稳的流过，只有在与管壁相接触的部分，冷却介质参与冷却的工作，其余部分空载流过，而当冷却介质没有完全充满水道时，它所带走的热量就更少。

在紊流状态时，由于涡流的翻滚流态，使冷却介质都参与了导热冷却的作用，它的冷却效果是层流的数倍。

在同等条件下，大直径的水道中冷却介质的流动可能是层流，而选用较小直径的水道，则容易形成我们所需要的紊流。

水道内壁越粗糙越容易形成紊流状态。

◆水道距离应适当。

如图9水道直径为d，水道与成型面距离D为2d,水道间的距离P为3～5d。

图9：

水道距离控制

◆浇注部位由于经常接触的注塑机射嘴，熔料也从浇口进入，所以浇口部位模具温度是最高的，为了达到模温平衡，冷却水路应首先通过浇口，而熔融料流的方向也是冷却水路的流动方向，即冷却水路应该从模温高的区域流向模温低的区域。

二、材料的干燥：

通常情况下，PC/ABS树脂在生产后的储存运输过程中会从空气中吸收少量水分，其吸湿量取决于环境条件，一般为～%之间。

故为了提高加工稳定性、使注塑制品达到最佳效果，并提高制件的二次加工性能，PC/ABS在成型加工前必须进行干燥，使材料含水量降至%以下，最好在%以下。

HAC系列PC/ABS干燥时间与含水量的关系见下图：

图10：

HAC系列PC/ABS典型干燥曲线

通常，PC/ABS树脂在建议的温度下（见下表），预干燥4～6小时，可以达到所要求的含水率。

具体干燥时间与使用的干燥设备以及天气等因素有关，但最长累积干燥时间不能超过48小时，否则材料有降解变色的可能。

表1-1：

HAC系列PC/ABS建议干燥温度范围

分类

牌号

干燥温度（℃）

通用PC/ABS

HAC8230

85-95

HAC8240

90-100

HAC8245

HAC8250

100-110

HAC8260

HAC8265

电镀PC/ABS

HAC8244

90-100

喷涂PC/ABS

HAC8245G

90-100

HAC8265G

100-110

HAC8265P

哑光PC/ABS

HAC8250Z

90-105

HAC8260Z

手机用PC/ABS

HAC8260H

HAC8265H

HAC8270HF

耐候PC/ABS

HAC8250W

吹塑PC/ABS

HAC8240B

80-90

增强PC/ABS

HAC5010G

100-110

HAC5020G

HAC5030G

干燥设备

常用的干燥设备有三种：

箱式干燥机、料斗式干燥机和除湿干燥机

使用箱式干燥机时，应将树脂平铺在托盘上，厚度为25mm左右，不宜过厚。

对于大颗粒（回用料）或玻璃纤维填充物料，干燥时间应增加到6小时以上。

使用料斗式干燥机时，加入的材料要大于料斗容量50%而小于90%，以确保足够的热风阻力和干燥效率，同时要监控出风量和出风口温度，进风口和出风口的温差控制在20度以内，最好10度以内。

料斗的容量必须确保材料干燥时间达到4-6小时。

使用除湿干燥机时，除注意干燥温度、干燥时间和风量外，还必须控制好露点，露点最好为-40度，不能高于-30度，这样才能确保干燥效果。

HAC系列PC/ABS建议使用除湿干燥机干燥。

三、注塑设备的选择：

HAC系列非阻燃PC/ABS可以通过大多数的标准往复螺杆式注塑机注塑成型。

在确定其注塑设备的规格时，要考虑制件的总注塑重量和所需锁模力这两个基本因素。

1）注塑机容量

当总注塑重量（所有型腔，包括流道和注道）等于注塑机最大注塑容量的30~80%时，一般可以获得最佳效果。

使用大料筒机器时，极小的注射量会造成树脂的滞留时间不必要地延长，从而导致树脂降解。

如果必须在建议温度范围的高温段进行注塑，应选择较小的注塑机料筒容量，建议注塑量大于最大注塑容量的60%，以缩短材料的停留时间，降低材料降解的可能性。

我们建议的最长热停留时间应小于15分钟，最佳的热停留时间小于5分钟。

粗略估算材料停留时间的经验公式如下：

其中X代表螺杆最大计量，

x1代表每模的注射用量，

t代表成型周期。

系数代表螺纹中储存的熔胶

2）锁模力

制品所需锁模力的估算：

锁模力（T）=塑件投影面积（c㎡）x塑料锁模力常数（t/c㎡），PC/ABS推荐常数是，而计算出的锁模力应不超过注塑机最大锁模力的85%。

3）料筒及螺杆

可以选用常规材料制造的兼容螺杆和机筒，来加工HAC系列PC/ABS树脂。

建

议使用双金属料筒；依直径大小不同，最好选用压缩比大约为:

1、长径比为20:

1的螺杆；此外，螺杆应该通过渐变和等距锥度来实现压缩，因为急变会导致过度剪切及材料降解。

四、注塑工艺参数设定：

注塑成型工艺参数，是指和温度、速度、位置、压力及时间有关系的参数。

实际成形中应综合考虑，要在能保证制品的质量（如:

外观、尺寸精度、机械强度等）和成型作业率（如:

成型周期）的基础上来合理设定。

1）成型温度

成型温度的设定是以确保PC/ABS充分塑化为基准，有一条通则是：

低温适用于低粘度树脂，高温适用于高粘度牌号树脂。

成型温度增加会明显地降低PC/ABS的粘度，增加树脂的流动性，因而，使流动距离变长。

原则上，当使用建议的成型温度上限时，应使熔胶滞留时间尽可能短，避免降解的产生。

因剪切对PC/ABS熔体温度有较大影响，建议用手持式高温计来测量熔融材料的实际温度。

2）模具温度

模具温度控制对决定最终制件的充填程度、外观、残余应力是非常重要的。

我们建议在成型PC/ABS时使用模温机来控制模具温度，建议的模温是50-80℃。

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，但成型周期会延长。

若模具温度比建议的低，就会导致高内应力并损坏制件的最佳性能。

就制件表面和循环周期而言，模具温度为建议温度范围的中间值时，可望得到较好的结果。

3）螺杆转速

一般以在冷却时间内尽量完成计量来设定螺杆回转数（RPM）。

同时要考虑材料塑化状态、螺杆回转时发生的剪切热、计量时间的稳定性和最小残留量的稳定性。

过高的螺杆转速会导致过大的剪切热，从而使熔融材料的实际温度大大高于设定温度，就有可能导致材料降解。

螺杆的转速与螺杆的外径有关，PC/ABS建议最佳螺杆线速度是200mm/s，其转速通过下面公式计算：

螺杆转速RPM=〔最佳线速度200mm/s×60〕/〔D*π〕。

推荐的螺杆转速如下图：

4）背压

背压的作用是提高材料的塑化质量、使材料更密实和排气。

背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定,PC/ABS的背压一般调校在。

过高的背压，也会导致过大的剪切热，注塑时要留意。

当产品表面有少许银丝、混色、缩水及产品尺寸重量变化大时,可适当增加背压；当射嘴出现漏胶、流涎、材料过热分解、产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压。

HAC系列PC/ABS参考成型工艺见下表：

分类

牌号

注塑温度（℃）

模具温度（℃）

螺杆转速（rpm）

背压（Mpa）

通用PC/ABS

HAC8230

210-250

50-80

40-70

电镀PC/ABS

HAC8244

220-260

60-100

40-70

喷涂PC/ABS

HAC8245G

220-260

50-80

40-70

哑光PC/ABS

HAC8250Z

230-270

50-80

40-70

手机用PC/ABS

HAC8260H

240-280

60-90

50-80

HAC8265H

240-280

HAC8270HF

260-290

耐候PC/ABS

HAC8250W

230-270

50-80

吹塑PC/ABS

HAC8240B

220-260

50-80

30-60

增强PC/ABS

HAC5010G

240-280

50-80

30-60

）松退

松退是指为了防止熔胶流延而设定的螺杆最小后退量，它可以降低料筒内的材料压力，减少内应力。

松退量与背压大小和射嘴结构和温度密切相关。

背压较小时可以不设松退量；通常情况松退设定为2-5mm。

过大的松退量会使料筒内的熔料夹杂气体,严重影响制品质量。

6）最小残余量

残余量一方面可防止螺杆头部和喷嘴接触发生机械碰撞事故；另一方面可通过此余料垫来控制注射量的重复精度，达到稳定注塑制品质量的目的。

残余料量过小，则达不到缓冲的目的，易导致每次注塑的质量不稳定；过大则会使熔胶受热时间变长而降解。

通常建议残余量为5-10mm。

7）注塑速度

选择注塑速度时，主要考虑制品的外观、模具的排气以及型腔内树脂流动的阻力。

设定时要一边观察确认制品﹐慢慢变更速度。

较快的注塑速度，一般会使流程加长，适合充填薄壁制品，并形成较好的表面光洁度。

但对于点浇口和潜伏浇口，过快的注塑速度产生强剪切导致材料降解，从而出现银丝、变色、分层和烧焦等不良现象，同时模具排气要特别通畅。

而慢速注塑速度多用于直浇口和边缘浇口进胶的制件，可以帮助避免浇口白晕、喷射痕和流痕等缺陷。

对于厚壁部件[及以上]，慢速充填，有助于减少凹陷和空隙。

建议采用分段阶梯式速度设定，以确保充填顺畅和制品外观。

8）注塑和保压压力

注射压力是为了克服熔体在流动过程中的阻力,流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵销,给予熔体一定的充填速度及对熔体进行压实、补缩,以保证充填过程顺利进行。

实际注塑压力跟许多变量有关，如：

熔体温度、模具温度、制件几何形状、壁厚、流动长度，以及其它模具和设备情况。

总之，最好选用能满足性能、外观和注塑循环的最低压力。

同时要关注实际注塑峰值压力与设定值的差异，如果峰值压力达不到设定压力，就要重新优化工艺参数。

一般情况下，合适的保压压力为注射压力的60～80%。

9）保压时间

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。

保压时间的设定以射出时间和压力为基准﹐然后渐渐延长时间来测定成型品的重量，成型品重量不再变化为止即是要设定的保压时间

10）冷却时间

冷却时间的设定是基于产品固化开模取出后不致产生变形，先可以设定长一点，然后根据产品及冷却效果的不同慢慢减少，以产品不变形的最少冷却时间为最佳冷却时间。

也可按下列公式估算：

式中δ是需要冷却的制品厚度,单位为mm,α是塑料的热传导系数。

五、停机

当注塑循环中断时，建议根据停机时间不同采取不同的处理方法：

短期：

短期（15分钟以内）停机，HAC系列PC/ABS树脂可以保留在料筒内，不用排出。

建议料筒采取保温措施，保温温度为150℃。

长期:

完全清除料筒内的树脂材料，按照以下标准停机步骤操作：

1.关闭料斗进料滑阀，继续按周期注塑，直到不能再次注塑循环。

2.排出残留的物料。

最好进行清机处理。

3.螺杆应停留在前进位置，切断料筒加热器。

六、开机

开机时，把料筒加热器设置为正常加工温度，温度达到后再保持20分钟左右，开始对空射出，直到残留物料全部排出，然后开始注塑。

应检查开始的注塑件是否被初始注塑物污染。

七、清机

高密度聚乙烯、通用聚苯乙烯和粉碎注塑聚丙烯，都是PC/ABS的最佳清洗剂。

料筒可在加工温度下清洗，然后应逐渐降低温度。

在清洗过程中，合适的通风非常重要。

八、回用料（破碎料）

如果应用中允许使用回用料，可以把流道、水口及非降解制件破碎后均匀加入新料中，最高添加量应小于25%。

破碎料一定要过筛去除粉屑，控制破碎颗粒的尺寸为～。

由于粉屑的比表面积大，吸收的水分不易烘干，易导致制品银丝；同时粉屑受热易降解炭化，导致制品黑点不良。

另外，应特别注意保持颗粒清洁，避免被其它物料污染。

由于回用料与纯颗粒的尺寸不同，水分扩散不同，因此，干燥的时间要增加。

使用回用料对颜色可能会有一定影响。

实际回用料的使用，应视具体产品的要求而定。

九、常见不良处理指南

1）常见不良图片

2）常见不良处理指南

为了获得最佳的使用效果，每位物料使用者或设计用户应该自行进行试料测试,以确定材料对设计的适应性，以及材料或设计对其特定用途的适应性。

下表列出了注塑中常遇到的问题，并给出了处理这些问题的建议和解决步骤。

但由于注塑过程中存在着许多变量，因此无法肯定：

通过某一特定步骤或多个步骤，就能解决某一特定问题。

如使用了本文所述的可行解决方法后，问题仍然存在，请与上海锦湖日丽技术工程师联系，以获取更多的信息。

不良现象

采取措施（★为主要措施）

缩水

★提高射胶压力和保压压力，特别是保压压力

★增加保压时间

★调整料筒温度，多数是降低温度

★调整模具温度，模温过高产生过大收缩，模温过低会使保压失效

★增加浇口和流道

★产品或加强筋厚度过厚，修改设计

●降低注塑速度

●调整浇口位置

●选用收缩率小的材料

熔接线

★提高射胶压力和保压压力

★提高料筒温度

★增加注塑速度

★提高模具温度

★增加浇口和流道尺寸、并调整位置

★提高材料流动性

●增加模具排气

●减少脱模剂使用

●材料干燥充分

银丝

★降低料筒温度

★充分干燥材料

★降低注塑速度

★降低螺杆转速，并调整合适的背压

★增加浇口和流道尺寸、并调整位置

★减少螺杆缓冲量

★产品设计增加R角，使熔体流动顺畅

●增加模具排气

●减少脱模剂使用

●材料混入杂质或回料过多

发黄、黑斑

★降低料筒温度

★降低注塑速度

★减少材料停留时间

★减少环境污染

★提高材料耐热性

●增加模具排气

●减少脱模剂使用

●材料干燥充分

打不满

★提高射胶压力和保压压力

★提高注塑速度

★提高模具温度

★计量不够，增加加料量

★提高材料流动性

★加大浇口和流道大小

●增加模具排气

●减少脱模剂使用

●检查注塑机止逆环是否破损

流痕

★提高料筒温度

★降低注塑速度

★提高模具温度

★提高材料流动性

★加大浇口和流道大小

●增加冷料井

●减少脱模剂使用

●提高保压压力

翘曲变形

★降低射胶压力和保压压力，特别是保压压力

★减少保压时间

★调整料筒温度

★调整前后的模具温度

★调整浇口和流道大小和位置

★模具冷却水路设计不当，重新调整

●降低顶出速度、调整顶出位置和个数

●延长冷却时间

●选用收缩率小、取向性小的材料

制件脆裂

★降低射胶压力和保压压力

★降低料筒温度

★充分干燥材料

★尽量少用回料

★增加产品R角

★避免产品接触某些化学品

●降低背压和螺杆转速

●加大浇口和流道大小，防止剪切过热

●调整顶出，增加顶出面积

毛边

★降低射胶压力和保压压力

★减慢射胶速度

★降低料筒温度

★修复模具分型面损伤

★提高注塑机锁模力

●降低模具温度

●调整保压切换位置

喷射痕

★提高料筒温度

★降低入浇口处的注塑速度

★提高模具温度

★提高材料流动性

★加大浇口和流道大小，并调整位置

●增加冷料井

●减少填充剂的使用

脱模不良

★降低射胶压力和保压压力

★降低顶出速度

★提高料筒温度，用较低的压力成型

★加大顶出面积，调整顶针位置

★加大模具脱模斜度

★延长冷却时间

●抛光模具

●选用强度好的材料

●减少产品尖角，避免应力集中