Процесс формования

Пластик ABS также можно считать модификацией полистирола, обладающей более высокой ударопрочностью и лучшей механической прочностью по сравнению с HIPS. Он обладает хорошей технологичностью и может быть отлит с использованием оборудования для формования пластмасс, такого как машины для литья под давлением, экструдеры и т.п. для литья под давлением, экструзии, формования раздувом, каландрирования, ламинирования, вспенивания и термоформования. Кроме того, его можно сваривать, наносить покрытие, гальванизировать и подвергать механической обработке. АБС имеет относительно высокое водопоглощение и требует сушки перед обработкой. Температура сушки должна быть в пределах 70-85°C, время высыхания 2-6 часов. Изделия из АБС-пластика склонны к внутреннему напряжению во время обработки, что может привести к растрескиванию, если напряжение слишком велико. Чтобы избежать этого, рекомендуется отжиг путем помещения деталей в печь с циркуляцией горячего воздуха при температуре 70–80°C на 2–4 часа, а затем охлаждение до комнатной температуры.

Процесс экструзии

Экструзия. Пластик ABS используется для производства труб, листов, пленок и профилей. Трубы можно использовать для различных водопроводных труб, газовых труб, труб для транспортировки смазочного масла и мазута; листы и пленки можно использовать для изготовления полов, мебели, резервуаров, фильтров, стеновых перегородок, а также для термоформования или вакуумного формования. Отношение длины шнека к диаметру (L/D) экструдера обычно относительно высокое, от 18 до 22, со степенью сжатия (от 2,5 до 3,0):1. Целесообразно использовать постепенно сужающийся винт с торпедной головкой. Температуры барабана следующие: бункерная часть - от 150 до 160°С, передняя часть ствола - от 180 до 190°С, температура головки - от 185 до 195°С, температура формы - от 180 до 200°С. Впоследствии температуру выдувного формования можно регулировать в диапазоне от 140 до 180°C.

Процесс литья под давлением

АБС-смола – это терполимер, разработанный на основе модифицированной полистирольной смолы. В АБС A означает акрилонитрил, B представляет собой бутадиен, а S означает стирол. АБС-смола демонстрирует совокупные свойства трех своих компонентов: А повышает устойчивость к масляной и химической коррозии, тем самым обеспечивая определенную степень твердости поверхности; B придает АБС-пластику упругость, улучшая его ударопрочность; S придает АБС-пластику хорошую текучесть, что позволяет ему иметь отличные характеристики в процессах формования термопластов.
В Китае АБС-пластик в основном используется для изготовления корпусов инструментов, бытовой техники, телефонов, телевизоров, а также для гальванического АБС-пластика, которому придается металлический блеск, что позволяет использовать АБС в качестве заменителя металла. Внутренние вкладыши различных моделей холодильников, выпускаемых нашим заводом, а также ряд других изделий из пластика изготавливаются из литьевого пластика ABS, что составляет более 88% от общего количества пластиковых изделий, используемых в холодильниках.

Мастерство

АБС относится к категории аморфных полимеров и не имеет четко выраженной температуры плавления. Из-за большого разнообразия доступных марок в процессе литья под давлением должны быть установлены соответствующие параметры обработки в соответствии с различными марками. Обычно формование можно проводить при температурах выше 160°С и ниже 240°С. Это связано с тем, что при чрезмерно высоких температурах возникает тенденция к повреждению резиновой фазы в АБС, и при температуре выше 250°С начинает происходить разложение. В процессе формования АБС-пластик демонстрирует хорошую термическую стабильность, обеспечивает широкий диапазон обработки и менее подвержен деградации или разложению. Кроме того, АБС имеет умеренную вязкость расплава, а его текучесть лучше по сравнению с такими полимерами, как поливинилхлорид (ПВХ) и поликарбонат (ПК). Кроме того, расплав охлаждается и затвердевает довольно быстро, обычно в течение 5–15 секунд.

Текучесть ABS зависит как от температуры впрыска, так и от давления впрыска, причем последнее немного более чувствительно. Таким образом, в процессе формования регулировка давления впрыска может помочь снизить вязкость расплава и улучшить характеристики заполнения формы. Из-за различий в составе компонентов ABS демонстрирует различные уровни водопоглощения и адгезионных свойств. Скорость адгезии и поглощения поверхностной воды может находиться в диапазоне от 0,2 до 0,5%, а иногда достигать от 0,3 до 0,8%. Для получения более идеальных изделий перед формованием следует провести сушку, чтобы снизить содержание влаги до уровня ниже 0,1%. В противном случае на поверхности отливаемых деталей могут появиться дефекты в виде пузырей и серебряных полос.

Оборудование для литья под давлением

Использование машины для литья под давлением винтового типа позволяет нагревать пластик с помощью электрических нагревательных колец и тепла трения, генерируемого вращением шнека внутри цилиндра, предварительно пластифицируя и плавя материал перед впрыскиванием его в полость формы. После охлаждения форма открывается и изделие выбрасывается. Этот метод обеспечивает хорошую пластификацию, а температура формования может быть немного ниже, чем у других типов оборудования (например, машин плунжерного типа), что позволяет избежать повреждения резиновой фазы высокими температурами. Важно отметить следующее:

1) Каждый объем впрыска должен составлять 50-75% от максимальной производительности впрыска машины.

2) Винт должен быть одноголовым, с одинаковым шагом, постепенным профилем, полной резьбой и оснащенным обратным кольцом. Соотношение длины и диаметра винта (L/D) должно составлять 20:1, а степень сжатия — 2:1 или 2,5:1.

3) Сопло может быть открытого типа общего назначения или удлиненное сопло (с удлинением не более 150 мм), чтобы избежать использования самоблокирующегося сопла, которое может снизить эффективность процесса впрыска или вызвать обесцвечивание материала. Дополнительно на насадке должно быть установлено устройство подогрева и контроля температуры.

Дизайн продукта и пресс-формы

Толщина стенок продукта: Толщина стенок продукта зависит от длины потока расплава, эффективности производства, требований к использованию и других факторов. Максимальная длина потока соотношения расплава АБС к толщине стенки составляет примерно 190:1. Это значение может варьироваться в зависимости от марки материала. Поэтому толщина стенок изделий из АБС не должна быть слишком тонкой. Для изделий, требующих гальванического покрытия, толщина стенок должна быть немного больше, чтобы увеличить сцепление между слоем покрытия и поверхностью изделия. Следовательно, целесообразно выбирать толщину стенки от 1,5 до 4,5 мм.

При рассмотрении толщины стенок изделия следует также обращать внимание на однородность толщины стенок; оно не должно слишком сильно различаться. Поверхность изделий, требующих гальванического покрытия, должна быть ровной и без неровностей, поскольку эти участки склонны притягивать пыль из-за статического электричества, которое трудно удалить и может привести к плохой адгезии слоя покрытия. Кроме того, следует избегать острых углов, чтобы предотвратить концентрацию напряжения. Поэтому для переходов на углах, стыках различной толщины и других подобных участках целесообразно использовать закругленные дуги.
2. Угол уклона при расформовке. Угол уклона при расформовке изделия напрямую связан со степенью его усадки. В зависимости от марок, форм изделий и условий формования степень усадки при формовании может варьироваться, обычно в пределах от 0,3% до 0,6%, а иногда и от 0,4% до 0,8%. Поэтому точность размеров изделия относительно высока. Для изделий из АБС-пластика угол уклона следует учитывать следующим образом: для центральной части он должен составлять 31° в направлении извлечения из формы, а для полой части он должен составлять от 4° до 1°20' в направлении извлечения из формы. Для изделий сложной формы, а также изделий с буквами или узорами угол уклона следует соответственно увеличить.
3. Требования к извлечению: поскольку кажущаяся гладкость продукта сильно влияет на характеристики покрытия, любые незначительные царапины на поверхности станут заметно заметными после нанесения покрытия. Следовательно, помимо требования отсутствия царапин на полости формы, необходимо также иметь большую эффективную площадь выброса. Синхронизация нескольких выталкивающих штифтов во время процесса выталкивания должна быть хорошей, а сила выталкивания должна быть равномерной.

4. Вентиляция. Чтобы предотвратить такие проблемы, как плохая вентиляция во время процесса формования, которая может привести к возгоранию расплавленного материала, а также выступающие линии швов, необходимо создать вентиляционные отверстия или щели глубиной не более 0,04 мм для облегчения выхода жидкости. газы, выделяемые расплавленным материалом.

5. Направляющие и ворота. Чтобы расплав ABS мог быстро заполнить все части полости формы, диаметр полозьев должен быть не менее 5 мм, а толщина ворот должна составлять не менее 30% толщины изделия. Прямая часть (участок, который войдет в полость формы) должна иметь длину примерно 1 мм. Расположение ворот следует определять исходя из требований к продукции и направления потока материала. Для изделий, требующих гальванопокрытия, обычно не допускается размещение литников на поверхности, к которой будет прилипать покрытие.

Подготовка ингредиентов

АБС-смола, используемая для литья под давлением, за исключением специальных марок или окрашенных, в основном имеет форму непрозрачных гранул цвета светлой слоновой кости или фарфорово-белого цвета. Смола не обладает очень высоким водопоглощением; если оно ниже допустимого значения обработки от 0,1 до 0,2%, а обстоятельства связаны с плотно упакованным, правильно хранящимся материалом и требования к продукту не слишком жесткие, возможно, можно приступить к формованию без сушки. Однако если содержание влаги в гранулах превышает указанное значение, перед началом формования их необходимо высушить. Для специальных сортов гранул или изделий с более высокими требованиями (например, для гальванических покрытий) перед процессом формования также необходимо провести сушку.

Спецификация процесса формования

Температура впрыска: сюда входит температура ствола (который можно разделить на заднюю, среднюю и переднюю части), температуру сопла и температуру пресс-формы. Хотя влияние температуры на вязкость расплава АБС не столь существенно, как влияние давления впрыска, более высокие температуры выгодны для формования тонкостенных изделий. Теоретическая температура разложения АБС может достигать более 270°C; однако в реальных процессах литья под давлением из-за влияния времени и других условий обработки смола часто начинает обесцвечиваться при температуре около 250°C. Кроме того, каучуковая фаза, содержащаяся в АБС, не выдерживает чрезмерно высоких температур, поскольку это может повлиять на характеристики продукта. Помимо термостойких и гальванических марок АБС-смолы, для которых требуются несколько более высокие температуры (между 210–250°C), чтобы облегчить трудности с заполнением расплавом или улучшить гальванические характеристики, существуют и другие марки, такие как универсальные, огнестойкие и ударопрочные. Устойчивые АБС-смолы предпочитают более низкие температуры, чтобы предотвратить разложение или неблагоприятное воздействие на их физические и механические свойства. Плунжерные литьевые машины обычно выбирают несколько более высокие температуры, чем шнековые литьевые машины. Для обычных продуктов плунжерные машины выбирают температурный диапазон 180–230°C, тогда как шнековые литьевые машины могут формовать при температуре 160–220°C. В процессе формования типичная температура бочки составляет (задняя часть 150-170°С, средняя часть 170-180°С, передняя часть 180-210°С). Температура сопла обычно устанавливается на уровне 170-180°C. Особенно важно отметить, что любые изменения в секции гомогенизации и температуре сопла отразятся на продукте, вызывая такие дефекты, как засветы, серебряные полосы, обесцвечивание, плохой блеск и заметные линии сварки.
2. Температура пресс-формы. Температура пресс-формы играет важную роль в шероховатости поверхности изделий из АБС-пластика и в снижении внутренних напряжений внутри изделий. Более высокие температуры пресс-формы облегчают заполнение формы расплавом, что приводит к улучшению внешнего вида изделия, уменьшению внутренних напряжений, а также к улучшению совместимости с гальванопокрытием. Однако это также может привести к таким проблемам, как более высокая степень усадки формованного изделия, более длительные циклы формования и склонность изделия к деформации после извлечения из формы. Для продуктов с общими требованиями температуру формы можно контролировать в пределах 40–50°C; для изделий с высокими требованиями к внешнему виду и эксплуатационным характеристикам температуру формы можно регулировать в пределах 60-70°C. Кроме того, температура формы должна быть однородной, а разница температур между полостью формы и стержнем не должна превышать 10°С. Для изделий с глубокими отверстиями или более сложной формы температура полости формы должна быть немного выше, чем температура сердцевины, чтобы обеспечить плавное извлечение из формы.
3. Давление впрыска. По сравнению с пластиками, такими как полиэтилен, полистирол и нейлон, АБС имеет немного меньшую текучесть, поэтому требует более высокого давления впрыска. Однако чрезмерно высокое давление впрыска может привести к трудностям при извлечении из формы или повреждению во время извлечения из формы, а также может привести к возникновению значительных внутренних напряжений в изделии. Давление впрыска АБС-пластика зависит не только от толщины стенки продукта и типа используемого оборудования, но и от марки смолы. Изделия с тонкими стенками, длинными путями потока и небольшими затворами требуют более высокого давления впрыска, достигающего 130-150 МПа, тогда как толстостенные изделия с большими затворами можно производить при давлении около 70-100 МПа. В реальном производстве шнековые литьевые машины обычно используют давление впрыска ниже 100 МПа (мы используем 50-70 МПа), тогда как плунжерные литьевые машины обычно работают при давлении выше 100 МПа. Удерживающее давление не должно быть слишком высоким; для шнековых литьевых машин обычно применяют давление 30-50 МПа, для плунжерных машин - более 60-70 МПа. Если удерживающее давление слишком велико, это увеличит внутреннее напряжение продукта.
4. Скорость впрыска. Скорость впрыска играет определенную роль в изменении текучести основы ABS. Если скорость впрыска низкая, на внешнем виде продукта могут появиться рябь и плохой сварочный эффект. Если скорость впрыска высокая, это может способствовать быстрому заполнению формы, но может привести к ухудшению вентиляции и шероховатости поверхности, а также к снижению прочности на разрыв и удлинению изделия. Кроме того, адгезия слоя покрытия может снизиться из-за чрезмерно высоких скоростей впрыска. Поэтому в производственном процессе, за исключением случаев, когда необходимы высокие скорости впрыска из-за трудностей с заполнением формы, обычно рекомендуется использовать средние или низкие скорости впрыска.