注塑參數(shù)對(duì)ABS樹脂色差測(cè)量影響的研究

王全，裴廣強(qiáng)

（天津大沽化工股份有限公司,天津300450）

ABS是一種應(yīng)用廣泛的熱塑性樹脂[1]，而色差是衡量ABS質(zhì)量優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。色差是指試樣顏色與標(biāo)準(zhǔn)顏色在色度坐標(biāo)中的幾何距離之差，并可用數(shù)據(jù)來表示，色差的單位是NBS，若兩個(gè)色樣樣品都按L、a、b標(biāo)定顏色，則兩者之間的總色差，各項(xiàng)單項(xiàng)色差可以用下列公式來計(jì)算：

明色差：

色度差：

總色差：

ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2

注：

+ΔL*=明亮的；-ΔL*=較暗的；

+Δa*=較紅的（少綠的）；

-Δa*=較綠的（少紅的）；

+Δb*=較黃的（少藍(lán)的）；

-Δb*=較藍(lán)的（少黃的）。

1 ABS工藝特性[2]

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯合成的三元共聚物，屬于無定型聚合物，無明顯熔點(diǎn)。ABS密度為1.05g/cm3，熔融溫度217~237℃，分解溫度>270℃，注射用的ABS熔融指數(shù)范圍為0.5～15g/10min；ABS溶體粘度高，流動(dòng)性較差，溶體冷卻固化速度也較快。ABS熱穩(wěn)定性不太好，長時(shí)間停留在料筒里的熔融粒料需及時(shí)清理，不然會(huì)對(duì)ABS料顏色和性能有影響，造成后期檢測(cè)偏差過大。

本文主要闡述了注塑工藝中溫度、壓力、注射速度、注塑周期、停料時(shí)間這五大要素對(duì)于ABS樹脂色差測(cè)量的影響，其他部分參數(shù)是根據(jù)ABS樹脂特性[3]設(shè)定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)值，如殘余量、射膠時(shí)間、料筒溫度及模溫等。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

注塑機(jī)：恩格爾Victory-110；積分球式分光光度計(jì)：愛色麗7000A；鼓風(fēng)干燥箱：上海慧泰DGH-9140A；真空干燥箱：上海慧泰DZF-6090。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

通用級(jí)ABS本色樹脂粒料，天津大沽化工股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)DG-417，光學(xué)色差值：1.0 NBS。

2.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

ABS為極性大分子[4]，有吸濕傾向。因此注塑成型后的制件就會(huì)出現(xiàn)銀紋、氣泡等缺陷，極大地影響制件物理性能的測(cè)試；所以注塑加工之前，務(wù)必進(jìn)行干燥[5]。ABS樹脂的水分應(yīng)控制在0.3%以下，一般用熱風(fēng)干燥法除去水分。

實(shí)驗(yàn)用ABS本色樹脂粒料均放置在鼓風(fēng)干燥箱中干燥4h，干燥溫度為105℃，溫度正負(fù)偏差為5℃，干燥后若未立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)則放置于真空干燥箱中備用；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，避免將ABS本色樹脂樣料長時(shí)間暴露在濕度大的環(huán)境中；當(dāng)粒料溫度低于室溫時(shí)，每批次粒料使用間隔盡量不超過1h，以免空氣中水分在物料上冷凝。

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

2.4.1 樣品的制備

首先給恩格爾Victory-110注塑機(jī)通電，然后打開總電源開關(guān)、加熱開關(guān)、液壓油泵開關(guān)，開啟模具循環(huán)冷卻水；待料筒加熱溫度和油溫達(dá)到設(shè)定值后，系統(tǒng)開始均熱，一切就緒后，將干燥好的ABS粒料加入料倉，清洗料筒10次；安裝色差制件對(duì)應(yīng)模具，選擇色差制件方法，選擇注塑數(shù)量，測(cè)量模厚，調(diào)節(jié)到自動(dòng)模式，開始注塑制件。最后以相同方法注塑每批樣品制件。

2.4.2 色差的測(cè)量

首先打開愛色麗7000A積分球式分光光度計(jì)上的主機(jī)電源，打開測(cè)定軟件Color icontrol，選擇測(cè)定方法和測(cè)定模式，開始測(cè)量時(shí)，儀器先進(jìn)行黑光陷和白色標(biāo)準(zhǔn)版調(diào)零，最后開始測(cè)定制件色差。注塑好的制件應(yīng)放置2h再進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明此時(shí)制件色差不再發(fā)生變化。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示在右側(cè)顯示界面中，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 保壓壓力對(duì)色差的影響

當(dāng)保壓壓力（MPa）為50、60、70、80、90、100、110、120時(shí)，制件色差值（△E/NBS）為：1.5、1.4、1.0、1.0、1.1、1.1、1.3、1.3。保壓的目的是為了注射終了時(shí)，密封注射流道及體積收縮的補(bǔ)償，使樹脂在冷卻的過程中不產(chǎn)生回流，它可以避免出現(xiàn)制件縮水、凹陷、尺寸變小等情況，使制件的外觀飽滿；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在能夠?qū)⒅萍⑺茱枬M的前提下，增加保壓壓力并不會(huì)顯著減少色差；而另一方面為了節(jié)省能耗，減少儀器部件損耗，提高使用壽命，建議采用70MPa的保壓壓力。

3.2 保壓時(shí)間對(duì)色差的影響

當(dāng)保壓時(shí)間（s） 為：10、15、20、25、30、35、40時(shí)，制件色差值（△E/NBS）為：1.5、1.5、1.2、1.2、1.2、1.4、1.4。保壓時(shí)間的設(shè)定是為控制保壓產(chǎn)生作用的時(shí)間，保壓時(shí)間設(shè)定不足將使制件發(fā)生尺寸、重量不安定。保壓時(shí)間設(shè)定過長，又會(huì)影響成型效率，增加儀器損耗。適當(dāng)?shù)谋簳r(shí)間設(shè)置維持到澆口凝固的時(shí)間即可，同時(shí)與保壓壓力相配合，可使保壓程序控制發(fā)揮最大的效用。通過在本實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，保壓時(shí)間為20~30s即可滿足要求；同理在滿足制件性能的前提下，力求節(jié)能，提高儀器壽命，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)選擇20s的保壓時(shí)間。

3.3 噴嘴溫度對(duì)色差的影響

當(dāng)溫度（℃）為：190、200、205、210、215、220、225、230，制件色差值（△E/NBS）為：1.8、1.7、1.3、1.2、1.3、1.4、1.4、1.8。噴嘴溫度對(duì)于整個(gè)注塑過程來說是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，它屬于防涎段，在機(jī)筒最前端，此段溫度略低于計(jì)量段溫度，可以防止熔融的物料在內(nèi)部壓力的作用下從噴嘴流出。噴嘴溫度影響著樹脂的塑化和流動(dòng)，溫度過低則熔化不充分而且嚴(yán)重影響樹脂的流動(dòng)，造成注塑困難；溫度過高則會(huì)造成樹脂的降解變色而且熔融粘度也增大，致使注塑困難，產(chǎn)品光學(xué)性能異常。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，噴嘴溫度在210℃下最能滿足要求。

3.4 注射速度對(duì)色差的影響

當(dāng)注射速度（RPM）為：10、20、30、40、50、60、70，制件色差值（△E/NBS）為：1.2、1.0、0.8、1.0、1.1、1.3、1.4。注射速度是指熔料被注射時(shí)的流動(dòng)速度。注射速度的快慢直接影響注塑制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。速度慢、注塑成型制品用時(shí)增加，熔料受降溫的影響充模時(shí)間增加，流動(dòng)阻力增大，造成制品冷合料縫痕。注射速度過快。則會(huì)產(chǎn)生物料摩擦熱過高，造成熔料因溫度過高而降解變色。在滿足制品性能的前提下，為了提高儀器使用壽命、降低能耗、提升生產(chǎn)效率，在本實(shí)驗(yàn)條件下推薦使用30RPM的注射速度。

3.5 背壓對(duì)色差的影響

當(dāng)背壓（MPa）為：0、1、2、3、4、5、6，制件色差值（△E/NBS）為 ：1.2、1.1、1.0、1.0、1.1、1.4、1.6。背壓是指螺桿頭部前端存料區(qū)熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，隨著背壓值的增大，由于同時(shí)具有壓力效應(yīng)和溫度效應(yīng)，整體的塑化量會(huì)先增大后下降；適當(dāng)?shù)谋硥簳?huì)使制件呈現(xiàn)良好的物理性能，它可以增加熔膠密度，排空膠內(nèi)空氣，尤其能夠除去注塑氣紋、氣鼓等現(xiàn)象，可使熔膠更均勻，充分壓實(shí)樹脂材料，使制件飽滿。由本實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出設(shè)置背壓2 MPa。

3.6 停料時(shí)間對(duì)色差的影響

當(dāng)時(shí)間（min）為：0、2、4、6、8、10，制件色差值（△E/NBS）為：1.0、1.1、1.2、1.5、1.8、2.2。ABS樹脂在料筒的停留時(shí)間也是一個(gè)顯而易見的影響色差的條件。由于料筒中的樹脂停留時(shí)間過長，致使樹脂的顏色發(fā)生變化，趨勢(shì)是發(fā)黃發(fā)紅發(fā)暗，從而導(dǎo)致色差變大。在本實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出停料時(shí)間對(duì)色差的顯著影響，所以在注塑操作過程中應(yīng)格外關(guān)注停料時(shí)間，如遇到會(huì)過長停料時(shí)間的情形，務(wù)必將料筒內(nèi)的余料洗凈，充分洗槍，方可繼續(xù)進(jìn)行制件注塑。

4 結(jié)語

影響ABS產(chǎn)品色差的因素眾多，本文從注塑工藝、實(shí)用角度出發(fā)，著重探究并驗(yàn)證了注塑參數(shù)設(shè)置對(duì)產(chǎn)品色差的影響。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明注塑參數(shù)的合理化設(shè)置是可以對(duì)產(chǎn)品的色差進(jìn)行優(yōu)化的。本文選取的參數(shù)在整個(gè)注塑過程中是比較具有代表性的，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累統(tǒng)計(jì)，不難看出此次實(shí)驗(yàn)的成果。在此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐下，得到了合理的參數(shù)優(yōu)化，對(duì)于生產(chǎn)具有十分重要的指導(dǎo)作用。