透红外线ABS的加工成型

透红外线 ABS（丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）的加工成型需在普通 ABS 工艺基础上，针对其光学透过性和特殊性能要求进行参数优化，避免因加工不当导致红外透过率下降或材料缺陷。以下从成型工艺、关键参数、常见问题及解决方案展开说明：

一、注塑成型：最主流的加工方式

1. 原料预处理

干燥要求：

透红外 ABS 含水率需 < 0.02%（普通 ABS 为 < 0.1%），否则熔体中的水分会导致制品透光率下降（出现气泡或银纹）。
干燥条件：80-90℃热风循环干燥 4-6 小时，或采用除湿干燥机（露点 - 40℃以下）干燥 3-4 小时。

原料保护：干燥后的原料需密封存放，避免二次吸湿（建议在 2 小时内完成注塑）。

2. 注塑机与模具设计

螺杆要求：

采用低压缩比螺杆（压缩比 1.8-2.2:1），避免高剪切导致丁二烯橡胶相降解（影响红外透过均匀性）。
螺杆转速控制在 60-100rpm，防止熔体过热（红外助剂可能分解）。

模具设计：

流道与浇口：采用短流道、大直径设计（直径≥6mm），避免熔体流动阻力过大；优先使用扇形浇口或点浇口（减少熔接痕）。
模具温度：控制在 40-80℃（根据制品厚度调整），低温有利于降低内应力，但过低可能导致充模不足。

3. 注塑工艺参数

参数类型	推荐范围	对红外性能的影响
料筒温度	220-250℃（后段 220℃，前段 250℃）	温度过低：熔体塑化不良，透光率波动；温度过高：ABS 分解（发黄），透过率下降。
注射压力	80-120MPa	压力不足：制品缺料或密度不均，红外透过一致性差；压力过高：增加内应力，导致透光率不均。
保压压力	注射压力的 60%-70%	保压不足：制品收缩，内部出现微气泡；保压过高：残余应力增大，可能导致后期开裂。
冷却时间	10-20 秒（根据厚度调整）	冷却过快：分子链取向明显，制品透光率呈各向异性；冷却过慢：生产效率降低，材料可能氧化。

4. 后处理工艺

退火处理：

目的：消除内应力，避免因应力集中导致红外透过率波动（应力区域折射率变化）。
条件：将制品放入 60-80℃的烘箱中，保温 2-4 小时，然后缓慢冷却至室温。

表面处理：

避免使用化学抛光（可能破坏红外助剂分布），可采用物理抛光（如超声波清洗 + 软质布轮抛光），提高表面平整度（粗糙度 Ra<0.2μm，减少光散射）。

二、挤出成型：适用于板材、管材等连续制品

1. 挤出工艺要点

挤出温度：

机筒温度控制在 210-240℃（从加料段到口模逐步升温），口模温度 230-240℃，确保熔体均匀塑化且红外助剂不分解。

螺杆转速：

15-30rpm（低于普通 ABS 的 30-50rpm），降低剪切速率，避免橡胶相破坏（影响透光均匀性）。

定型与冷却：

采用温水冷却（水温 40-60℃），避免急冷导致制品内应力，冷却后需进行在线平整度检测（翘曲度 < 0.5mm/m）。

2. 典型应用

红外窗口板材（厚度 0.5-3mm）、红外传感器保护管材，需保证板材透光率均匀性（面内差异 < 2%）。

三、二次加工：后处理与表面改性

1. 激光焊接

工艺优势：非接触式焊接，避免溶剂或机械压力对红外透过率的影响。
参数控制：

激光波长：选用 1064nm 光纤激光（与透红外 ABS 的吸收特性匹配），功率 5-10W，焊接速度 10-20mm/s。
焊接区域设计：搭接宽度≥2mm，避免焊接线过宽导致红外信号遮挡。

2. 镀膜处理

目的：提高表面硬度（≥2H）和抗刮擦性，同时减少红外反射（反射率 < 5%）。
常用技术：

磁控溅射镀 SiO₂增透膜：在 850nm 波段透过率可提升 5%-8%，同时增强耐磨性。
化学气相沉积（CVD）镀 Si₃N₄膜：硬度可达 4H，但需注意膜层与 ABS 的热膨胀系数匹配（避免温度变化时脱落）。

3. 印刷与涂装

限制条件：

避免使用含金属颜料的油墨（会阻挡红外光），需选用红外透明油墨（对 850nm 透过率≥70%）。
涂装前需进行火焰处理或电晕处理（表面张力提升至 42mN/m 以上），增强涂层附着力，避免涂层脱落影响透光率。

四、常见缺陷与解决方案

缺陷类型	产生原因	解决方案
透光率不均匀	1. 熔体塑化不均； 2. 模具温度不均。	1. 提高料筒温度至 240-250℃，延长塑化时间； 2. 模具加装恒温系统（温差 < 5℃）。
制品发黄	料筒温度过高或停留时间过长	降低料筒前段温度至 245℃以下，缩短螺杆后退时间（≤10 秒），定期清理料筒积料。
内部气泡 / 银纹	原料含水率过高或注射速度过快	1. 延长干燥时间至 6 小时以上； 2. 降低注射速度至 60-80mm/s，增加排气槽。
熔接痕明显	浇口设计不合理或熔体温度过低	1. 采用多浇口对称进料，减少熔接痕位置； 2. 提高熔体温度 10-20℃，模具温度至 60℃。
红外透过率衰减	加工过程中红外助剂分解或析出	1. 选用热稳定性更好的红外助剂（如有机锗类）； 2. 控制加工温度≤250℃，避免反复塑化。

五、特殊工艺：透明 ABS 与红外助剂的协同设计

1. 原料配方优化

添加红外增透助剂（如有机硅氧烷、纳米氧化锌），用量控制在 0.5%-2%，需与 ABS 充分共混（双螺杆挤出造粒，转速 300-400rpm，温度 220-240℃），避免助剂团聚导致光散射。

2. 合金化改性

与 PC（聚碳酸酯）共混（比例 ABS:PC=7:3），提升耐热性（HDT 从 90℃升至 110℃），同时保持 850nm 透过率≥70%（适合高温场景）。
与 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）共混时需注意相容性，添加相容剂（如 ABS-g-MAH），避免相分离影响透光率。

六、质量控制要点

光学性能检测：

红外透过率：使用紫外 - 可见 - 近红外分光光度计（如 PerkinElmer Lambda 1050），测试 850nm/940nm 波长下的透过率（厚度 1mm 时≥75%），面内差异 < 3%。
雾度：采用雾度仪测试，要求 < 2%（雾度越高，红外光散射越严重）。

力学性能测试：

拉伸强度≥40MPa，弯曲强度≥60MPa（确保制品结构强度），缺口冲击强度≥20kJ/m²（避免使用中开裂）。

环境耐受性测试：

耐温测试：-20℃~80℃循环 100 次，透过率衰减 < 5%；
耐化学性：用 75% 乙醇、汽车防冻液擦拭 100 次，表面无变色、溶胀。

透红外线 ABS 的加工成型核心在于平衡 “光学透过性” 与 “成型工艺性”，需从原料干燥、温度控制、应力管理到后处理全流程优化，尤其关注红外助剂在加工中的稳定性及制品内应力对透光率的影响。随着红外传感技术的普及，其成型工艺也在向高精度、低缺陷率方向发展，未来可能结合微纳成型技术（如微结构表面设计）进一步提升红外光学性能。