高冲击 PC/ABS 的加工成型需结合其材料特性(如高韧性、熔融流动性及热稳定性)进行工艺优化,以下从成型前处理、主流成型工艺、模具设计要点、常见缺陷及解决方案等方面展开说明:
一、成型前处理:材料干燥与预处理
1. 原料干燥
原因:PC 吸湿性强(含水率 0.02%~0.04%),ABS 吸湿性较低但共混后仍需干燥,否则熔融时水分气化导致制品气泡、银纹或降解。
工艺参数:
干燥温度:100~120℃(高冲击型含橡胶相,温度不宜超过 120℃以防增韧剂分解);
干燥时间:4~6 小时(热风循环干燥箱,露点≤-40℃);
含水率控制:≤0.02%(可通过称重法验证干燥效果)。
2. 色母粒与助剂混合
高冲击 PC/ABS 常需添加色母粒(如黑色、白色)或功能性助剂(抗 UV 剂、润滑剂),混合时需注意:
采用低速搅拌机(转速 50~100rpm)避免剪切生热;
色母粒添加比例通常为 1%~3%,需与主料预混均匀后再投入挤出机或注塑机。
二、主流成型工艺:注塑、挤出与吹塑
1. 注塑成型:最常用的成型方式
(1)工艺参数优化
参数类型 推荐范围 高冲击型特殊考量
料筒温度 230~260℃(前段)、240~270℃(中段)、220~250℃(后段) 含橡胶相时,温度过高易导致增韧剂分解,建议上限≤270℃;若制品需透明,温度可降至 220~250℃
模具温度 50~80℃(一般制品)、80~100℃(复杂结构件) 较高模温可减少内应力,降低脱模时的开裂风险,但会延长冷却时间
注射压力 80~120 MPa(根据制品厚度调整) 高冲击型流动性略低于普通 PC/ABS,需适当提高压力(≤140 MPa)以确保填充充分
保压压力 注射压力的 60%~80%(保压时间 10~20 秒) 保压不足易导致制品缩水,尤其厚壁件需延长保压时间
冷却时间 20~40 秒(取决于制品厚度) 橡胶相延缓冷却结晶,厚壁件需延长冷却时间以防内部缩孔
(2)模具设计要点
浇口设计:
优先选用扇形浇口、潜伏式浇口或点浇口(减少熔接痕),避免直接浇口(易产生应力集中);
浇口尺寸:直径 1.5~3 mm(根据制品重量调整),厚度≥制品壁厚的 80%。
流道设计:
采用圆形流道(直径 6~10 mm),减少熔体流动阻力;
热流道模具需控制温度在 240~260℃,避免熔体滞留降解。
冷却系统:
水道直径 6~8 mm,间距≤3 倍模具厚度,确保均匀冷却(高冲击型收缩率 0.5%~0.8%,需防止翘曲)。
2. 挤出成型:用于板材、型材生产
螺杆参数:
长径比(L/D):24~30:1(渐变型螺杆,压缩比 2.5~3:1);
螺杆转速:20~40 rpm(高转速易导致橡胶相降解,产生熔体破裂)。
工艺温度:
机筒温度:220~250℃(进料段)、240~260℃(压缩段)、230~250℃(计量段);
口模温度:220~240℃(确保熔体均匀挤出,避免板材表面粗糙)。
牵引与冷却:
牵引速度:1~3 m/min(与挤出量匹配,避免拉伸过度导致分子取向开裂);
板材冷却:通过三辊压光机(温度 50~80℃),辊面需镀铬防粘。
3. 吹塑成型:用于中空制品(如容器、油箱)
型坯制备:
挤出型坯温度:240~260℃,型坯壁厚均匀性控制(公差≤5%);
储料缸式吹塑机适用于大型制品,减少熔体停留时间。
吹塑工艺:
吹塑压力:0.6~1.0 MPa(高冲击型韧性高,需足够压力使型坯贴模);
冷却时间:20~30 秒(制品越厚,冷却时间越长,避免脱模后变形)。
三、后处理工艺:提升制品性能
1. 退火处理
目的:消除注塑或挤出过程中产生的内应力,避免后续使用中开裂(尤其高冲击型制品受力时易因应力集中破损)。
工艺参数:
退火温度:低于热变形温度(HDT)10~20℃(如 HDT 100℃的材料,退火温度 80~90℃);
退火时间:2~4 小时(根据制品厚度,每 1 mm 厚度对应 30 分钟);
冷却方式:随炉冷却至室温,避免急冷产生新应力。
2. 表面处理
电镀 / 喷漆:
电镀前需进行粗化处理(如铬酸蚀刻或等离子体处理),增强表面附着力(高冲击型含橡胶相,表面极性低,直接电镀易脱落);
喷漆前需清洁表面油污,并选用兼容的底漆(如 ABS 专用漆)。
焊接:
超声波焊接:振幅 30~50 μm,焊接时间 0.5~1 秒(高冲击型韧性高,需控制能量以防焊接区过热脆化);
热板焊接:温度 240~260℃,压力 0.5~1 MPa,保压时间 5~10 秒。
四、常见成型缺陷及解决方案
缺陷类型 可能原因 解决措施
应力开裂 1. 模具温度过低,冷却速度过快;
2. 浇口设计不当导致应力集中 1. 提高模温至 60~80℃,延长冷却时间;
2. 优化浇口位置,避免直角拐角
熔接痕明显 1. 熔体温度过低,流动性差;
2. 模具排气不良 1. 提高料筒温度 5~10℃,增加注射压力;
2. 模具增设排气槽(深度 0.02~0.03 mm)
制品缩水 1. 保压压力不足或保压时间过短;
2. 壁厚不均匀 1. 提高保压压力至注射压力的 70%~80%,延长保压时间 5~10 秒;
2. 优化制品设计,壁厚差≤30%
表面粗糙 / 银纹 1. 原料干燥不充分;
2. 熔体温度过高导致降解 1. 重新干燥原料(120℃×6 小时);
2. 降低料筒温度 5~10℃,检查螺杆磨损情况
翘曲变形 1. 模具冷却不均匀;
2. 分子取向不一致 1. 优化水道布局,确保模具温差≤5℃;
2. 降低注射速度,减少取向(高冲击型可适当提高模温)
五、特殊加工注意事项
高填充改性产品:若高冲击 PC/ABS 添加玻璃纤维(增强型),需注意:
螺杆磨损:选用双合金螺杆(硬度≥HRC60),防止玻纤磨损螺杆;
成型温度:提高 10~20℃(玻纤影响熔体流动性),注射压力增加 10%~20%。
环保与安全:
加工过程中避免高温(>280℃),防止 PC 释放微量双酚 A,同时减少 ABS 热分解产生的挥发性有机物(VOC);
废料回收:高冲击 PC/ABS 废料可粉碎后再生利用(添加量≤30%),但需注意多次加工会导致冲击强度下降(每次回收约降低 5%~10%)。
总结:加工核心原则
高冲击 PC/ABS 的成型需平衡 “温度控制”“应力管理” 与 “橡胶相稳定性”:低温避免降解、中温确保流动、高温模具减少内应力,同时通过工艺参数优化(如分段温度控制、梯度冷却)和模具设计(均匀流道、充分排气)实现高质量制品生产。对于复杂结构件,建议先进行模流分析(Moldflow)预测填充与应力分布,再调整工艺参数以降低试模成本。