Proceso de moldeo
El plástico ABS también puede considerarse una modificación del poliestireno, con mayor resistencia al impacto y mejor resistencia mecánica en comparación con el HIPS. Tiene buena procesabilidad y puede moldearse usando equipos de formación de plástico tales como máquinas de moldeo por inyección, extrusoras y similares para moldeo por inyección, extrusión, moldeo por soplado, calandrado, laminación, formación de espuma y termoformado. Además, se puede soldar, recubrir, galvanizar y mecanizar. El ABS tiene una absorción de agua relativamente alta y requiere secado antes de procesarse. La temperatura de secado debe estar entre 70-85°C, con un tiempo de secado de 2-6 horas. Los productos ABS son propensos a sufrir tensiones internas durante el procesamiento, lo que puede provocar grietas si la tensión es demasiado grande. Para mitigar esto, se recomienda recocer colocando las piezas en un horno con circulación de aire caliente a 70-80°C durante 2-4 horas y luego enfriándolas a temperatura ambiente.
Proceso de extrusión
Extrusión. El plástico ABS se utiliza para producir tuberías, láminas, películas y perfiles. Las tuberías se pueden utilizar para diversas tuberías de agua, tuberías de gas, tuberías de transporte de aceite lubricante y fueloil; Las láminas y películas se pueden utilizar para pisos, muebles, tanques, filtros, tabiques de paredes y para termoformado o conformado al vacío. La relación longitud-diámetro del tornillo (L/D) de la extrusora suele ser relativamente alta, entre 18 y 22, con una relación de compresión de (2,5 a 3,0):1. Es adecuado utilizar un tornillo gradualmente cónico con cabeza de torpedo. Las temperaturas del barril son las siguientes: sección de la tolva de 150 a 160 °C, parte frontal del barril de 180 a 190 °C, temperatura del cabezal de matriz de 185 a 195 °C y temperatura del molde de 180 a 200 °C. Posteriormente, la temperatura de moldeo por soplado se puede controlar entre 140 y 180°C.
Proceso de moldeo por inyección
La resina ABS es un terpolímero desarrollado a base de resina de poliestireno modificado. En ABS, A significa acrilonitrilo, B representa butadieno y S significa estireno. La resina ABS exhibe las propiedades combinadas de sus tres componentes: A mejora la resistencia a la corrosión química y por aceite, proporcionando así un cierto grado de dureza superficial; B imparte la dureza de un estado gomoso al ABS, mejorando su resistencia al impacto; S dota al plástico ABS de buena fluidez, permitiéndole tener un excelente desempeño en procesos de moldeo de termoplásticos.
En China, el plástico ABS se utiliza principalmente para fabricar carcasas de instrumentos, electrodomésticos, teléfonos, televisores y para plástico ABS galvanizado al que se le da un brillo metálico, lo que permite utilizar el ABS como sustituto del metal. Los revestimientos interiores de varios modelos de refrigeradores producidos por nuestra fábrica, así como una variedad de otros productos plásticos, están hechos de productos moldeados por inyección de ABS, que representan más de 88% del número total de productos plásticos utilizados en refrigeradores.
Artesanía
El ABS pertenece a la categoría de polímeros amorfos y no tiene un punto de fusión definido. Debido a la amplia variedad de grados disponibles, se deben establecer parámetros de procesamiento apropiados según los diferentes grados durante el proceso de moldeo por inyección. Generalmente, el moldeo se puede realizar a temperaturas superiores a 160°C e inferiores a 240°C. Esto se debe a que a temperaturas excesivamente altas, existe una tendencia a dañar la fase de caucho del ABS y la descomposición comienza a ocurrir por encima de 250°C. Durante el proceso de moldeo, el ABS exhibe una buena estabilidad térmica, ofrece una amplia ventana de procesamiento y es menos propenso a la degradación o descomposición. Además, el ABS tiene una viscosidad de fusión moderada y su fluidez es mejor en comparación con polímeros como el cloruro de polivinilo (PVC) y el policarbonato (PC). Además, la masa fundida se enfría y solidifica con bastante rapidez, normalmente entre 5 y 15 segundos.
La fluidez del ABS está relacionada tanto con la temperatura como con la presión de inyección, siendo esta última ligeramente más sensible. Por lo tanto, durante el proceso de moldeo, ajustar la presión de inyección puede ayudar a reducir la viscosidad de la masa fundida y mejorar el rendimiento del llenado del molde. Debido a las diferencias en la composición de los componentes, el ABS presenta distintos niveles de absorción de agua y propiedades de adhesión. La tasa de adhesión y absorción del agua superficial puede oscilar entre 0,2 y 0,51 TP3T y, en ocasiones, puede alcanzar entre 0,3 y 0,81 TP3T. Para lograr productos más ideales, se debe realizar un tratamiento de secado antes del moldeo para reducir el contenido de humedad por debajo de 0,11 TP3T. De lo contrario, pueden aparecer defectos como burbujas y rayas plateadas en la superficie de las piezas moldeadas.
Equipos de moldeo por inyección
El uso de una máquina de moldeo por inyección de tipo tornillo permite calentar el plástico mediante anillos calentadores eléctricos y el calor de fricción generado por la rotación del tornillo dentro del cilindro, preplastificando y derritiendo el material antes de inyectarlo en la cavidad del molde. Después del enfriamiento, el molde se abre y se expulsa el producto. Con este método se consigue una buena plastificación, y la temperatura de moldeo puede ser ligeramente inferior a la de otro tipo de equipos (como las máquinas de émbolo), evitando así los daños que las altas temperaturas pueden causar a la fase de caucho. Es importante tener en cuenta lo siguiente:
1) Cada volumen de inyección debe ser 50-75% de la capacidad máxima de inyección de la máquina.
2) El tornillo debe ser de una sola cabeza, con paso igual, perfil gradual, rosca completa y equipado con un anillo antirretorno. La relación longitud-diámetro (L/D) del tornillo debe ser 20:1, con una relación de compresión de 2:1 o 2,5:1.
3) La boquilla puede ser de tipo abierto de uso general o extendida (con una extensión que no exceda los 150 mm) para evitar el uso de una boquilla autoblocante, que podría reducir la eficiencia del proceso de inyección o causar decoloración del material. Además, se debe instalar un dispositivo de control de temperatura y calefacción en la boquilla.
Diseño de productos y moldes
Espesor de pared del producto: El espesor de pared del producto está relacionado con la longitud del flujo de la masa fundida, la eficiencia de producción, los requisitos de uso y otros factores. La longitud máxima del flujo de la relación entre la masa fundida de ABS y el espesor de la pared es de aproximadamente 190:1. Este valor puede variar dependiendo del grado del material. Por lo tanto, el espesor de la pared de los productos ABS no debe ser demasiado fino. Para productos que requieren galvanoplastia, el espesor de la pared debe ser ligeramente más grueso para aumentar la adhesión entre la capa de revestimiento y la superficie del producto. En consecuencia, es apropiado seleccionar un espesor de pared entre 1,5 y 4,5 mm.
Al considerar el espesor de la pared del producto, también se debe prestar atención a la uniformidad del espesor de la pared; no debe variar demasiado. Para los productos que requieren galvanoplastia, sus superficies deben ser planas y sin protuberancias porque estas áreas son propensas a atraer polvo debido a la electricidad estática, que es difícil de eliminar y puede provocar una mala adhesión de la capa de revestimiento. Además, se deben evitar las esquinas afiladas para evitar la concentración de tensiones. Por lo tanto, es aconsejable utilizar arcos redondeados para transiciones en esquinas, uniones de diferentes espesores y otras áreas similares.
2. Ángulo de desmoldeo: El ángulo de desmoldeo de un producto está directamente relacionado con su tasa de contracción. Debido a los diferentes grados, las diversas formas de los productos y las condiciones de moldeo, la tasa de contracción del moldeo puede variar, oscilando generalmente entre 0,31 TP3T y 0,61 TP3T y, en ocasiones, alcanzando entre 0,41 TP3T y 0,81 TP3T. Por tanto, la precisión dimensional del producto es relativamente alta. Para productos ABS, el ángulo de desmoldeo se debe considerar de la siguiente manera: para la parte central, debe ser de 31° a lo largo de la dirección de desmoldeo, y para la parte de la cavidad, debe ser de 4° a 1°20' a lo largo de la dirección de desmoldeo. Para productos con formas complejas o aquellos con letras o patrones, el ángulo de inclinación debe aumentarse adecuadamente.
3. Requisitos de expulsión: Dado que la aparente suavidad del producto afecta en gran medida el rendimiento del revestimiento, cualquier rasguño menor en la superficie se volverá notoriamente visible después del revestimiento. Por lo tanto, además de exigir que no haya rayones en la cavidad del molde, también es necesario tener un área efectiva grande para la expulsión. La sincronización de múltiples pines expulsores durante el proceso de expulsión debe ser buena y la fuerza de expulsión debe ser uniforme.
4. Ventilación: Para evitar problemas como una ventilación deficiente durante el proceso de moldeo que puede causar que el material fundido se queme y líneas de costura prominentes, es necesario crear orificios o ranuras de ventilación con una profundidad que no exceda los 0,04 mm para facilitar el escape de gases generados por el material fundido.
5. Corredores y puertas: para garantizar que la masa fundida de ABS pueda llenar rápidamente todas las partes de la cavidad del molde, el diámetro de los corredores debe ser no inferior a 5 mm y el espesor de las puertas debe ser de al menos 30% del espesor del producto. La parte recta (la sección que entrará en la cavidad del molde) debe tener aproximadamente 1 mm de largo. La ubicación de las compuertas debe determinarse en función de los requisitos del producto y la dirección del flujo de material. Para productos que requieren tratamiento de galvanoplastia, generalmente no se permiten puertas en la superficie donde se adherirá el revestimiento.
Preparación de ingredientes
La resina ABS utilizada para el moldeo por inyección, excepto en grados especiales o aquellos que han sido coloreados, se presenta principalmente en forma de gránulos opacos de color marfil claro o porcelana blanca. La resina no tiene una absorción de agua muy alta; si está por debajo del valor de procesamiento permitido de 0,1 a 0,21 TP3T, y las circunstancias implican material bien empaquetado y almacenado adecuadamente, y los requisitos del producto no son demasiado exigentes, es posible que se pueda proceder con el moldeo sin secar. Sin embargo, si el contenido de humedad en los gránulos excede el valor especificado, se deben secar antes de que se pueda realizar el moldeo. Para grados especiales de gránulos o productos con requisitos más altos (como los de galvanoplastia), el secado también debe realizarse antes del proceso de moldeo.
Especificación del proceso de moldeo
Temperatura de inyección: esto incluye la temperatura del cilindro (que se puede dividir en secciones trasera, media y delantera), la temperatura de la boquilla y la temperatura del molde. Aunque el efecto de la temperatura sobre la viscosidad del ABS en estado fundido no es tan significativo como el de la presión de inyección, temperaturas más altas son ventajosas para el moldeo de productos de paredes delgadas. La temperatura de descomposición teórica del ABS puede alcanzar más de 270°C; sin embargo, en los procesos reales de moldeo por inyección, debido a la influencia del tiempo y otras condiciones de procesamiento, la resina a menudo comienza a decolorarse alrededor de los 250°C. Además, la fase de caucho contenida en el ABS no es adecuada para temperaturas excesivamente altas, ya que esto puede afectar el rendimiento del producto. Además de los grados de resina ABS resistentes al calor y para galvanoplastia, que requieren temperaturas ligeramente más altas (entre 210 y 250 °C) para aliviar las dificultades en el llenado de material fundido o para mejorar el rendimiento de la galvanoplastia, otros grados como los de uso general, retardantes de llama y de impacto Las resinas ABS resistentes prefieren temperaturas más bajas para evitar descomposición o efectos adversos sobre sus propiedades físicas y mecánicas. Las máquinas de inyección de émbolo generalmente seleccionan temperaturas ligeramente más altas que las máquinas de inyección de tornillo. Para productos generales, las máquinas de émbolo eligen un rango de temperatura entre 180-230°C, mientras que las máquinas de inyección de tornillo pueden moldear a 160-220°C. Durante el proceso de moldeo, la temperatura típica del barril es (sección trasera 150-170°C, sección media 170-180°C, sección frontal 180-210°C). La temperatura de la boquilla generalmente se establece entre 170 y 180 °C. Es particularmente importante tener en cuenta que cualquier cambio en la sección de homogeneización y la temperatura de la boquilla se reflejará en el producto, provocando defectos como rebabas, rayas plateadas, decoloración, brillo deficiente y líneas de soldadura prominentes.
2. Temperatura del molde: La temperatura del molde juega un papel importante en la rugosidad de la superficie de los productos ABS y en la reducción de las tensiones internas dentro de los productos. Las temperaturas más altas del molde facilitan que la masa fundida llene el molde, lo que da como resultado una mejor apariencia del producto, menos tensión interna y también una mejor compatibilidad con la galvanoplastia. Sin embargo, esto también puede generar problemas tales como mayores tasas de contracción del producto moldeado, ciclos de moldeo más largos y una tendencia del producto a deformarse después del desmolde. Para productos con requisitos generales, la temperatura del molde se puede controlar entre 40-50°C; Para productos con altas exigencias de apariencia y rendimiento, la temperatura del molde se puede controlar entre 60 y 70 °C. Además, la temperatura del molde debe ser uniforme y la diferencia de temperatura entre la cavidad del molde y el núcleo no debe exceder los 10°C. Para productos con agujeros profundos o formas más complejas, la temperatura de la cavidad del molde debe ser ligeramente superior a la del núcleo para facilitar un desmolde suave.
3. Presión de inyección: En comparación con plásticos como el polietileno, el poliestireno y el nailon, el ABS tiene una fluidez ligeramente menor, por lo que requiere una presión de inyección más alta. Sin embargo, una presión de inyección excesivamente alta puede provocar dificultades en el desmolde o daños durante el desmolde, y también puede introducir tensiones internas significativas en el producto. La presión de inyección de ABS no sólo está relacionada con el espesor de la pared del producto y el tipo de equipo utilizado, sino también con el grado de la resina. Los productos con paredes delgadas, recorridos de flujo largos y compuertas pequeñas requieren presiones de inyección más altas, que alcanzan hasta 130-150 MPa, mientras que los productos de paredes gruesas con compuertas grandes se pueden producir con presiones de alrededor de 70-100 MPa. En la producción real, las máquinas de inyección de tornillo suelen utilizar presiones de inyección inferiores a 100 MPa (nosotros utilizamos entre 50 y 70 MPa), mientras que las máquinas de inyección de émbolo generalmente funcionan a presiones superiores a 100 MPa. La presión de mantenimiento no debe ser demasiado alta; para las máquinas de inyección de tornillo, normalmente se utiliza una presión de 30 a 50 MPa, mientras que las máquinas de émbolo requieren más de 60 a 70 MPa. Si la presión de mantenimiento es demasiado alta, aumentará la tensión interna del producto.
4. Velocidad de inyección. La velocidad de inyección juega un papel determinado en la alteración de la fluidez del sustrato de ABS. Si la velocidad de inyección es lenta, la apariencia del producto puede presentar ondulaciones y malos efectos de soldadura. Si la velocidad de inyección es rápida, puede facilitar el llenado rápido del molde, pero puede provocar una ventilación deficiente y un acabado superficial rugoso, así como una disminución de la resistencia a la tracción y el alargamiento del producto. Además, la adhesión de la capa de revestimiento puede reducirse debido a velocidades de inyección excesivamente altas. Por tanto, en el proceso productivo, salvo cuando sean necesarias velocidades de inyección elevadas por dificultades en el llenado del molde, generalmente es aconsejable utilizar velocidades de inyección medias o bajas.