ABS塑料制品开裂怎么办？
之前有厂家问，他们生产的ABS产品放置一段时间后开裂，开裂部位与丁腈橡胶接触，是不是因为ABS与丁腈橡胶反应造成的开裂
我们长期大量生产ABS改性塑料颗粒，小米白 苹果白 华为白 ，遮光白，瓷白，可配色，韧性好，按照我们的经验，ABS塑料开裂的主要原因一般是有如下5种：
1.紫外线灯照射：长期暴露在紫外线下，如室外太阳直射，紫外光也会引起ABS材料高分子链的破裂和氧化还原反应，造成材料表层发黄、变脆和开裂。
2.热老化：高温环境下，ABS材料很容易发生热老化，高分子链会发生断裂和化学交联，造成材料变脆、丧失抗压强度，最后开裂。
3.化合物腐蚀：一些物质如酸、碱、有机溶剂等都可以腐蚀ABS材料，使之发生反应，毁坏高分子链构造，造成材料变脆并非常容易开裂。
4.结构力学地应力：ABS材料在遭遇过大结构力学外力作用下，如弯折、拉伸或挤出等，高分子链很容易受到拉伸或裁切，造成材料出现裂纹和开裂。
5.生产加工缺点：在ABS材料的生产过程中，如果出现生产加工缺点，如内部结构汽泡、未充分熔化、不均匀的制冷等，这些缺陷将会成为应力集中点，加快材料的老化和开裂。那么该怎么处理ABS塑料开裂问题？
需要解决ABS塑料开裂难题可以从以下5个方面下手：
1.操纵温度：ABS塑料在各个温度中的特性也有所不同，所以需要控制加工、使用时的温度，以防止塑料过多变形制冷过快造成脆裂。
2.精准设计方案：在规划ABS塑料产品时，应选用适宜的尺寸比例和样子，以防止出现应力问题，从而降低脆裂的产生。
3.加上增粘剂：可向ABS塑料中加入增粘剂，能够减少塑料的延性，提高塑性和延展性。
4.加上填料和增效剂：向ABS塑料中添加一些填料和增效剂（如玻纤等）能增加其硬度和韧性，从而降低脆裂风险。
5.维护和保养：使用ABS塑料产品时，应注意不要过度工作压力、碰撞和遇热，同时还需要进行定期的维护和保养，以延长使用寿命。
ABS塑料制品开裂的原因是很多的。作为工厂，我们主要解决材料的问题。
通用注塑级ABS橡胶含量是18%左右。ABS是无定形聚合物，内应力多来自于取向与冷热收缩程度不同。注塑制品加工中产生的开裂包括制件表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件黏模、流道黏模而造成的裂纹，按开裂时间分脱模开裂和应力开裂。如果ABS塑料制品的材料质量不好或者添加剂配比不合适，也会导致开裂。市面上常加入玻璃纤维增强ABS的抗裂性，通过玻纤能有效阻止ABS成品开裂，另外它的抗冲击性能也能得到显著增强
ABS玻纤增强材料是一种工程塑料复合材料，它将ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）与玻璃纤维一起使用，以提高材料的性能。通常具有以下特点：
强度和刚度增强：玻璃纤维的添加使ABS塑料具有更高的强度和刚度，使其更适合承受机械应力和冲击。
耐热性提高：ABS玻纤增强材料具有更高的耐热性，能够在高温环境下保持其性能。使产品在高温应用中更具有优势。
良好的耐化学性：具有较好的化学稳定性，能够抵抗一些化学物质的腐蚀。
低吸水性：相对于纯ABS塑料，玻璃纤维增强的ABS材料吸水性更低，因此在湿润环境中保持性能。
良好的电绝缘性：具有良好的电绝缘性能，因此在一些电子和电气应用中得到广泛应用。
ABS玻纤增强材料常用于汽车零部件、工业设备、电子产品外壳、管道和其他需要高强度、耐热性和耐化学性的应用中。
塑胶件缩水，预防比解决更重要
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1.缩水是什么？缩水、缩痕或凹痕（sink mark）是指塑胶件成形品表面上的凹陷不良，呈酒窝状或呈沟壑状，是注塑成型中发生频率最高、同时也非常难以消除的缺陷。
缩水造成塑胶件外观面凹陷、表面不均匀，严重影响外观。过于明显的缩水缺陷还不能通过表面处理遮挡，光亮的表面处理还会放大缺陷。
如果是消费类产品，例如洗衣机、冰箱和笔记本电脑等，终端用户如果看到产品外观面上出现大量缩水，坑坑洼洼、凹陷不平，会认为产品档次比较低，严重影响品牌形象。
如果产品不直接面对终端用户，而是企业客户。客户看到大量缩水，会认为工程师非常不专业，也会影响公司形象。
另外，缩水还会影响塑胶件局部区域的尺寸，影响装配以及相应的功能实现。
总之，缩水看上去是小事，但是潜在危害是用户和客户的流失，还会影响装配等，不容小视。
▲各式各样的缩水
2.为什么会发生缩水塑料在注塑时要将原料熔化成融化状，融化状的塑料在冷却固化过程中需要不断收缩，如果塑胶件的厚度不一致或者冷却不均匀等，就会发生不同程度的收缩。
如果塑胶件外表面不够坚硬，无法抵抗内部收缩产生的拉力，表面材料就会向内部移动，而在后续得不到补偿的情况下，表面上就会产生缩水凹陷；如果塑胶件外表面足够坚硬，则会在内部产生空洞。
▲缩水或空洞的产生
产生缩水的具体因素包括塑胶材料、塑胶件设计、模具结构和注塑成型工艺参数等多方面，如下仅列出其中的一部分因素：
2.1 塑胶材料收缩率大
当塑胶材料收缩率较大时，则更容易发生缩水。从表1可以看出，PC/ABS的加强筋壁厚设计为基本壁厚的50%，发生缩水的可能性比较小。而PBT的加强筋壁厚只有设计为基本壁厚的30%时，才不太可能发生缩水，这意味着即使加强筋壁厚稍微厚一点，就有很大的可能性发生缩水。
表1 常用塑胶材料加强筋厚度与基本壁厚比值
2.2 塑胶件局部壁厚过厚
局部壁厚过厚的区域比壁薄的区域冷却得慢。壁薄的区域已经冷却固化，而壁厚过厚的区域还没有完全冷却固化。当壁厚过厚的区域继续冷却固化时，因为收缩而产生缩水。
▲局部壁厚过厚产生的缩水
局部壁厚过厚的区域最容易发生在加强筋根部、支柱根部、加强筋与加强筋或者加强筋与壁的连接处、以及支柱与壁的连接处等。
2.3 塑胶件壁厚不均匀
当壁厚不均匀时，壁薄处冷却快，收缩小；壁厚处冷却慢，收缩大，继而产生缩水。
▲壁厚不均匀产生缩水
2.4 远离浇口
靠近浇口处充填的塑胶熔料先开始冷却固化，容易造成远离浇口区域的塑胶熔料不能充分充填。同时，远离浇口处的保压也较小；这很容易造成远离浇口区域在冷却之后收缩过大，从而发生缩水。
2.5 塑胶熔料从壁薄的区域流向壁厚的区域产生
如果浇口设置不当，使得塑胶熔料从壁薄的区域流向壁厚的区域,溶料在流经壁薄的区域时遇到温度较低的模具型腔，提前开始冷却，这很容易使得壁厚处难以充分充填，发生缩水的概率大大增加。
▲壁薄处先冷却固化
2.6 冷却不均匀
当注塑模具的水路设计使得冷却不均匀时，冷却较快的区域先固化，收缩小，冷却较慢的区域后固化，收缩大，造成缩水。
2.7 注射压力过小和保压不足
当注射压力过小和保压不足时，在塑胶件收缩时，就没有足够的材料来补充收缩的区域，造成缩水。
2.8 注射量调整不当
螺杆式注射成型机注射终了时，必须在螺杆头部与喷嘴之间留有适当数量的熔融塑料（根据机台的大小在5MM左右），用它来缓冲。若这个缓冲量为零，又把注射量调整到终了时，螺杆同时也顶到底，这样在保压时螺杆就无法前进，因而不能进行保压，产生缩水。
3.预防缩水问题的六大思想3.1 缩水问题以预防为主
不要等到缩水缺陷真正产生了，才去匆匆忙忙的解决。这时，也许可以解决问题，但有可能意味着修改塑胶件设计、修改模具浇口和流道等等，这不但会造成产品成本增加，还会造成产品的开发周期加长。
当然，还有更大的可能是因为产品结构和模具结构的限制，或者成本过高，造成无法修改，只能通过调机来解决，而调机往往不能从根本上解决问题。最后的结果是各方委曲求全，一致接受缩水的现状。
本文的标题是“预防比解决更重要”，正是这一思想的体现。
3.2 对待缩水的态度：不同塑胶件的缩水要区别对待
一般来说，一个产品包括A、B、C和D面。
A面是指用户在日常使用中经常看到的面，例如产品的正面；B面是指用户在日常使用中不经常看到的面，例如产品的侧面；C面是指用户在日常使用中看不到的面，例如产品的底面；D面是指产品结构的非外路面，例如产品的内表面和内部结构件。显然，不同区域的塑胶件对缩水的要求不一致。那么在设计时，就不能一视同仁。特征是当外观与强度有冲突时。
例如，为了提高塑胶件的强度，会尽量把加强筋的壁厚稍微厚一些，或者在加强筋的根部增加圆角；但是，这无疑会产生缩水。那么，对于产品的重要外观面如A面，那么就要把加强筋的壁厚做的更薄一些，甚至取消根本圆角；对于内部结构件，强度更重要，那么就需要把加强筋的壁厚稍微厚一些，同时根部增加圆角。
3.3 全方位考虑
预防缩水问题需要全方位考虑，单单从某一方向入手都无法从根本上预防缩水问题。
▲缩水应全方位考虑
3.4 从塑胶件设计入手是最佳方案
通过后期的模具设计、注塑成型参数调整，也许可以解决缩水问题，也许不能。但是有一点是肯定的：那就是很容易增加塑胶件成本，这是绝对需要避免的。
例如，如图所示的导光板，为了解决缩水问题，模具方面增大浇口及流道直径，对缩水有一定帮助，但是依然不是很明显，反而导致本已够庞大的流道更加庞大，成型周期更加的漫长。导光板为0.6克，流道重量却重达22.0克，流道冷却时间约45秒。按照这样的数据进行生产，其材料成本和加工成本将会变得非常可怕。
▲导光板产品与浇口和流道的对比
3.5 团队合作
缩水缺陷的预防依靠产品设计工程师、模具工程师、注塑工程师和塑胶原材料供应商等各部门以及供应商的精诚合作。
在塑胶件设计时，产品设计工程师首先需要向塑胶原材料供应商寻求塑胶原材料的特性信息，其中就包括缩水的特性。一般来说，塑胶原材料供应商会有丰富的知识和技巧来解决各种缺陷。
在具体进行塑胶件设计时，产品设计工程师就需要按照相应的规则和指南来进行详细的塑胶件设计，例如遵守加强筋的壁厚不能太厚的指南。而当产品设计工程师对设计有任何疑问和不确定时，就应当向模具工程师、注塑工程师和塑胶原材料供应商等及时寻求建议。并在设计评审时，邀请各方一同参与。
当塑胶件在三维软件中设计完成之后，产品设计工程师应当把塑胶件的外观需求准确的定义在二维图纸中，告知模具工程师具体的缩水要求，这样模具工程师在设计模具时，就会基于此去考虑模具结构的设计，包括浇口的大小、位置和数量、流道的大小、以及冷却水路的结构等。
而在试模时，上述四方应当在现场共同解决潜在的缩水问题。
3.6 使用模流分析软件
在预测和解决缩水缺陷方面，模流分析软件是一个非常有用的工具。
在基于现有塑胶件设计、模具设计的基础上，使用模流分析软件（如Moldflow）可以预测缩水的大小。如果发现缩水超过外观要求，则可以要求优化塑胶件设计（例如壁厚的地方掏空等）和优化模具设计（例如调整浇口的位置和大小等）。
▲利用模流分析软件预测和解决缩水
?参考文献：
钟元著，《面向制造和装配的产品设计指南》第2版， 2016年， 机械工业出版社Tres, P.A. ，Designing Plastic Parts for Assembly，3rd ed.，1998，Hanser Publishers (Munich)Paul F. Mastro，Plastic Product Design，2nd ed. 2014，Mastro, Paul, Wiley-ScrivenerRobert A. Malloy，Plastic Part Design. An Introduction，2nd ed. 2016，Carl Hanser Verlag GmbH & Co
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钟元，2011年出版书籍《面向制造和装配的产品设计指南》（DFMA）。
2019年12月即将出版《面向成本的产品设计：降本设计之道》（DFC）。
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ABS 塑料注塑工艺分析
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ABS 塑料由于具有较大的机械强度和良好的综合性能，在塑胶产品制造、电子工业、 机械工业和建筑材料等工业中占有重要的地位，塑胶产品制造中需要电镀的塑料装饰件一 般采用 ABS 塑料。
ABS 通称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体 共聚而成。由于三种单体的比例不同，可有不同性能和熔融温度，ABS 如与其他塑料或添 加剂共混，则更可扩大至不同用途和性能的 ABS，如抗冲级、耐热级、阻燃级、透明级、 增强级、电镀级等，塑胶产品制造中一般采用到电镀级。ABS 的流动性介于 PS 与 PC 之间 ， 其流动性与注射温度和压力都有关系，其中注射压力的影响稍大，因此成型时常采用较高 注射压力以降低熔体黏度，提高充模性能。
ABS 注塑性能：一般的 ABS 熔点为 170℃左右，分解温度为 260℃；注塑温度的可调 区间比较大。注塑时，一般使用温度为 180～240℃；因为橡胶成分的存在，它吸收少量 水分，生产时，需烘干，可用 80～90℃烘干 1～2h 即可；同时，由于橡胶成分的存在， 热稳定性差，它比较易分解，注塑时，原料不要在料筒内停留太长时间；熔体黏度比 PS 大，但浇口和流道一般，也能充满制品；制品易带静电，表面容易吸尘埃。收缩率为 5‰；溢边值为0.05mm。
1、ABS 塑料的干燥
ABS 塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能 消除水汽造成的制品表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色 斑和云纹。ABS 原料要控制水分在 0.13%以下。注塑前的干燥条件是：干燥季节或冬季在 75～80℃干燥 2～3h，夏季雨水天灾 80～90℃干燥 4～8h，如制件要达到特别优良的光泽 或制件本身复杂，干燥时间更长，达 8～16h。因为微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往 往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗**成热风料斗干燥器，以免干燥好的 ABS 材料 斗中再度吸潮，但这类料斗要加强湿度监控，在生产偶然中断时，防止料的过热。再生料的使用比例不能超过 30%，电镀级 ABS 不能使用再生料。
2、注射温度
ABS 塑料的温度与熔融黏度的关系有别于其他无定型塑料。在熔化过程温度升高时， 其熔融时间实际上降低很小，一旦达到塑化温度（适宜加工的温度范围，如 220～250℃）， 如 果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的 ABS 的热降解反而使熔融黏度增大，注塑更困难 难，制件的力学性能也下降。所以 ABS 注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的要高，但不能 像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机，当生产 ABS 制件到一定数量时 ， 往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等 办法将其**排出。究其原因，是由于 ABS 塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的 温度下牢牢地黏附在螺槽中一些不易冲刷的表面上，受到长时间的高温作用时，造成降解 和碳化。既然偏高温操作对 ABS 可能带来问题，故有必要对料筒各段炉温进行限制。当然 ， 不同类型和构成的 ABS 的适用炉温不同。如柱塞式机器，炉温维持在 180～230℃；螺杆机， 炉温维持在 160～220℃。特别值得提出的是，由于 ABS 的加工温度较高，对各种工艺因 素质的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明，这两部分 的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大，将会带来熔接缝、光泽不佳、飞 边、粘模、变色等缺陷。
3、注射压力
ABS 熔融件的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以在注射时采用较高的注射压力 。当然并非所有的 ABS 制件都要使用高压，对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的 注射压力。注塑过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制品表面质量及银丝 状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制品表面雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。
4、注射速度
ABS 料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化 物品，从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但在生产薄壁及复 杂制件时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。
5、模具温度
ABS 的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节模温为 75～85℃，当生产 具有较大投影面积制件时，定模温度要求 70～80℃，动模温度要求 50～60℃，在注射较 大的、构形复杂的、薄壁的制件时，应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期，维持模 具温度的相对稳定，在制件取出后，可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来 在型腔内冷固定型的时间。
6、料量控制
一般注塑机注 ABS 塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的 75%。为了提高制件质量 及尺寸稳定、表面光泽、色调的均匀，要求注射量为标定注射量的 50%为宜。
7、注塑机选用
可选用的标准注塑机（螺杆长径比 20︰1，压缩比大于 2，注射压力大于 150MPa）。如果采用色母粒或制品外观要求高，可选用小一级直径的螺杆。锁模力按照 4700～6200t/m2 来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。