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ABS注塑件成型收縮率的研究
采用 ASTM D 955－89標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了ABS塑料在不同工藝條件下注射模塑的成型收縮率，得出了ABS塑料的成型收縮率隨工藝條件的變化規(guī)律，為制訂合理的工藝條件、進(jìn)行正確的工藝控制和注塑件模具設(shè)計(jì)，從而生產(chǎn)出合格尺寸的產(chǎn)品提供了重要依據(jù)。 關(guān)鍵詞：ABS；注塑件成型；收縮率 塑料收縮率直接關(guān)系到制品的形狀和尺寸精度。塑料制品特性、注塑件模具設(shè)計(jì)、工藝條件控制等影響成型收縮率和后收縮的各因素，對(duì)注塑件制品及其穩(wěn)定性影響極大［門。目前注塑件模具尺寸的設(shè)計(jì)通常運(yùn)用公差帶或平均收縮率的方法計(jì)算，注塑件模具在試模后，根據(jù)試制出的制品尺寸來修正注塑件模具，然而一些高硬度。低粗糙度注塑件模具的表面尺寸修正起來相當(dāng)困難，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，有時(shí)甚至無法修正，造成巨大的損失。所以，要得到所需尺寸的精密注塑件件，同時(shí)又能盡量減少對(duì)注塑件模具的修正，就需要充分了解成型收縮率隨工藝條件的變化規(guī)律，預(yù)先精確測(cè)定成型收縮率。 （丙烯膨丁二慚苯乙烯）三元共聚物（ABS）塑料綜合了丙烯睛的耐化學(xué)藥品性、耐油性、剛度和硬度，丁二烯的韌性和耐寒性及苯乙烯的電性能，被廣泛應(yīng)用于汽車、電器儀表和機(jī)械工業(yè)中，是目前通用工程塑料中應(yīng)用最廣泛的品種之一［z］。 國(guó)外對(duì)塑料成型收縮率的研究開始得較早，且取得了比較豐富的研究成果「3－7］，國(guó)內(nèi)專門從事塑料成型收縮率研究的并不多［8－11］。因此，筆者采用xsrn n oss－so標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了 ＾ss塑料在不同工藝條件下注射模塑的成型收縮率，得出了ABS塑料的成型收縮率隨工藝條件的變化規(guī)律，為制訂合理的工藝條件進(jìn)行正確的工藝控制和注塑件模具設(shè)計(jì)從而生產(chǎn)出合格尺寸的制品提供了重要依據(jù)。 一、實(shí)驗(yàn)部分 （一）主要原材料 ABS：IH－100，上海高橋石化公司。 （二） 主要設(shè)備 干燥料斗：FNH－A型，日本日永化工株式會(huì)社； 模溫調(diào)節(jié)機(jī)：NT－55型，日本日永化工株式會(huì)社； 注塑件機(jī)：PS40SESASE型，日本日精樹脂l業(yè)株式會(huì)社； 注塑件模具：按ASTM D 955－89制造，長(zhǎng)條模、圓片模，自制。 （三）測(cè)試方法 試樣分別為長(zhǎng)條門27．045 mm x 10•000 mm X3．200 mm）和圓片（o101．975 mm）。測(cè)試時(shí)運(yùn)用帶百分表的靠模，精度為0．of mm，測(cè)試長(zhǎng)條形試樣在平行于流動(dòng)方向及圓片形試樣在平行和垂直于流動(dòng)方向上的尺寸變化。測(cè)量時(shí)間分別為試樣出模后2、24、48 h。按公式（1）計(jì)算試樣的成型收縮率（S）。 式中s——試樣成型收縮率，％； L0——注塑件模具型腔任意單向上的尺寸，mm； L1——試樣在不同測(cè)試時(shí)間相應(yīng)的單向上的尺寸，mm。 （四） 基本工藝條件 將ABS原料干燥4 h，注塑件成型為標(biāo)準(zhǔn)試樣，然后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。具體的注射工藝條件見表1。 二、結(jié)果與討論 塑料的成型收縮主要由熱收縮、相變收縮、取向收縮和壓縮收縮及彈性回復(fù)四部分組成。對(duì)無定形的ABS塑料，不存在相變收縮。下面分別討論測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、成型工藝參數(shù)對(duì)ABS成型收縮率的影響。 （一）且 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的確定 測(cè)定塑料試樣收縮率的標(biāo)準(zhǔn)有很多種，如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO25557/1－1989（E）德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN、前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)TOCT [CT C3B 890－78]及美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D955－89等[l2－15]。其中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的是“最大收縮率”和“部分收縮率”，而且測(cè)試范圍漢限于無定形熱塑性塑料，不能測(cè)定玻纖增強(qiáng)和結(jié)晶性塑料；德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)同佯山是測(cè)定“最大收縮率”的方法，僅限于無定形熱塑性塑料；前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)雖然能測(cè)定各種塑料的“收縮率”、‘’后收縮率”及“各向異性收縮（橫向收縮和縱向收縮的比值廣，但測(cè)定的“收縮率”只適用于壓制成型。而美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)適用于各種不同類型的塑料，且能測(cè)定“l(fā)~2 h”、“24 h”?！?8 h”成型收縮率，因此其測(cè)試范圍廣，可測(cè)定的塑料品種多，能測(cè)定反映縱、橫向收縮率差異的“各向異性收縮”，而且能反映塑料件收縮率隨時(shí)間的變化規(guī)律，這是上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不能做到的。因此，筆者選擇美國(guó)ASTM D 955—89標(biāo)準(zhǔn)作為ABS試樣成型收縮率測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)。 （二） 注塑件工藝對(duì)ABS成型收縮率的影響 1.注塑件壓力 注塑件壓力對(duì)ABS成型收縮率的影響如圖l所示。由圖1看出，成型收縮率隨注塑件壓力的提高而減小。這是因?yàn)樵黾幼⑺芗毫?huì)使ABS制品密實(shí)程度增加，線脹系數(shù)減小，熱收縮減小，況且彈性回復(fù)加大，從而使成型收縮率減小。與此同時(shí)，隨注塑件壓力的增大，ABS分子鏈的取向也會(huì)有所增加，這會(huì)使收縮率變大，但比較兩種效應(yīng)，前者占主導(dǎo)地位。 圖12. 保壓壓力 保壓壓力對(duì)ABS成型收縮率的影響最大，如圖2所示。這是因?yàn)樵谧⑺芗^程中型腔尚未充滿熔體，注塑件壓力對(duì)熔體的壓實(shí)不明顯，而保壓壓力作用時(shí)注塑件模具型腔己被充滿，因此保壓壓力對(duì)制品的補(bǔ)縮。壓實(shí)作用明顯、從而導(dǎo)致制品的成型收縮率大大降低。由圖2還可以看出，當(dāng)保壓壓力增加到80＊掄后，壓力的改變對(duì)成型收縮率的影響已不明顯了。 圖23.螺桿轉(zhuǎn)速 圖3是ABS成型收縮率隨螺桿轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。由圖3可看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，成型收縮率減小。這是因?yàn)槁輻U轉(zhuǎn)速增加，料筒內(nèi)的剪切作用增加，使料溫上升，熔體粘度減小，流動(dòng)阻力減小，促迸了壓力的傳遞，使成型收縮率降低。但另一方面，制品的熱收縮率也變大，圖3是綜合以上兩種效應(yīng)得到的結(jié)果。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較小時(shí)，轉(zhuǎn)速的提高，減小收縮率的因素占主導(dǎo)地位，但轉(zhuǎn)速提高到120r／mi。以上，減小和增大收縮率的因素趨于平衡，對(duì)制品成型收縮率的影響趨緩。 圖34.注射速率 注射速率的增大可以促進(jìn)ABS分子鏈的取向，但快速充模時(shí)，會(huì)使制品維持在較高的溫度下冷卻，分子在高溫下松弛的時(shí)間延長(zhǎng)，明顯對(duì)解取向有利，使取向度降低，成型收縮率減小，結(jié)果如圖4所示。反之，如果低速注射，進(jìn)模熔體的溫度相對(duì)低些，凍結(jié)的取向結(jié)構(gòu)多，同時(shí)高分子鏈布朗運(yùn)動(dòng)的能力減弱，解取向作用小，使成型收縮率增大。 圖45. 保壓時(shí)間 延長(zhǎng)保壓時(shí)間，可以減少熔體向澆口的倒流，增強(qiáng)補(bǔ)縮作用，使制品密實(shí)，從而使制品的成型收縮率減小，如圖5所示。但是；在澆口封閉后再延長(zhǎng)保壓時(shí)間，就起不到補(bǔ)縮的作用。由圖5可見，隨保壓時(shí)間的增加，成型收縮率出現(xiàn)一平臺(tái)，由此看出，該注射試樣澆口的封閉時(shí)間為15 S。 6. 注塑件模具溫度 注塑件模具溫度升高，雖然熔體充模時(shí)冷卻慢，有使制品加大彈性回復(fù)的作用，而且注塑件模具溫度越高，解取向的作用越顯著，使分子定向減少，成型收縮率減小。叵注塑件模具溫度高也會(huì)使制品的熱收縮加大，成型收縮率增大。圖6是注塑件模具溫度與ABS成型收縮率的關(guān)系曲線。由圖6可知，在注塑件模具溫度較低時(shí)，熱收縮居于次要地位，因而隨著注塑件模具溫度的升高；制品的成型次縮率減??；而在較高的注塑件模具溫度下，熱收縮成為主要影響因素，此時(shí)，隨著注塑件模具溫度的提高，制品的成型收縮率增大。所以，在控制注塑件模具溫度時(shí)，過高的注塑件模具溫度是不合適的。 7.料筒溫度 圖7是料筒溫度與ABS成型收縮率的關(guān)系曲線。由圖7可看出，隨著料筒溫度的升高，ABS制品的成型收縮率先減小，爾后再增大。這是因?yàn)榱蠝氐纳呤谷垠w粘度降低，壓力損失減小，這與提高壓力有相同的作用，同時(shí)，料溫高時(shí)分子鏈的解取向作用增強(qiáng)，使成型收縮率減??；但隨著料溫的繼續(xù)升高，熱收縮作用更加顯著，使制品的成型收縮率增大。因此，在圖7中低溫區(qū)分子定向起主要作用，而在高溫區(qū)熱收縮是主要的影響因素。 三、 結(jié)論 通過測(cè)定成型收縮率不同標(biāo)準(zhǔn)的比較，最終選擇了美國(guó) ASTMD 955－89標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)定 ABS試樣的成型收縮率。在本試驗(yàn)條件下，ABS的成型收縮率范圍為0．29％－0．76％。ABS成型收縮率受注塑件壓力、保壓壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、注射速率、保壓時(shí)間、注塑件模具溫度及料筒溫度等諸多因素的影響，其中保壓壓力、保壓時(shí)間的影響最顯著。 (end)
