注塑参数对ABS树脂色差测量影响的研究

王全，裴广强

（天津大沽化工股份有限公司,天津300450）

ABS是一种应用广泛的热塑性树脂[1]，而色差是衡量ABS质量优劣的一个重要参数。色差是指试样颜色与标准颜色在色度坐标中的几何距离之差，并可用数据来表示，色差的单位是NBS，若两个色样样品都按L、a、b标定颜色，则两者之间的总色差，各项单项色差可以用下列公式来计算：

明色差：

色度差：

总色差：

ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2

注：

+ΔL*=明亮的；-ΔL*=较暗的；

+Δa*=较红的（少绿的）；

-Δa*=较绿的（少红的）；

+Δb*=较黄的（少蓝的）；

-Δb*=较蓝的（少黄的）。

1 ABS工艺特性[2]

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯合成的三元共聚物，属于无定型聚合物，无明显熔点。ABS密度为1.05g/cm3，熔融温度217~237℃，分解温度>270℃，注射用的ABS熔融指数范围为0.5～15g/10min；ABS溶体粘度高，流动性较差，溶体冷却固化速度也较快。ABS热稳定性不太好，长时间停留在料筒里的熔融粒料需及时清理，不然会对ABS料颜色和性能有影响，造成后期检测偏差过大。

本文主要阐述了注塑工艺中温度、压力、注射速度、注塑周期、停料时间这五大要素对于ABS树脂色差测量的影响，其他部分参数是根据ABS树脂特性[3]设定了相关的标准值，如残余量、射胶时间、料筒温度及模温等。

2 实验部分

2.1 实验仪器

注塑机：恩格尔Victory-110；积分球式分光光度计：爱色丽7000A；鼓风干燥箱：上海慧泰DGH-9140A；真空干燥箱：上海慧泰DZF-6090。

2.2 实验材料

通用级ABS本色树脂粒料，天津大沽化工股份有限公司生产，型号DG-417，光学色差值：1.0 NBS。

2.3 实验准备

ABS为极性大分子[4]，有吸湿倾向。因此注塑成型后的制件就会出现银纹、气泡等缺陷，极大地影响制件物理性能的测试；所以注塑加工之前，务必进行干燥[5]。ABS树脂的水分应控制在0.3%以下，一般用热风干燥法除去水分。

实验用ABS本色树脂粒料均放置在鼓风干燥箱中干燥4h，干燥温度为105℃，温度正负偏差为5℃，干燥后若未立即进行实验则放置于真空干燥箱中备用；进行实验时，避免将ABS本色树脂样料长时间暴露在湿度大的环境中；当粒料温度低于室温时，每批次粒料使用间隔尽量不超过1h，以免空气中水分在物料上冷凝。

2.4 实验步骤

2.4.1 样品的制备

首先给恩格尔Victory-110注塑机通电，然后打开总电源开关、加热开关、液压油泵开关，开启模具循环冷却水；待料筒加热温度和油温达到设定值后，系统开始均热，一切就绪后，将干燥好的ABS粒料加入料仓，清洗料筒10次；安装色差制件对应模具，选择色差制件方法，选择注塑数量，测量模厚，调节到自动模式，开始注塑制件。最后以相同方法注塑每批样品制件。

2.4.2 色差的测量

首先打开爱色丽7000A积分球式分光光度计上的主机电源，打开测定软件Color icontrol，选择测定方法和测定模式，开始测量时，仪器先进行黑光陷和白色标准版调零，最后开始测定制件色差。注塑好的制件应放置2h再进行测量，经实验证明此时制件色差不再发生变化。检测数据显示在右侧显示界面中，同时记录数据。

3 结果与讨论

3.1 保压压力对色差的影响

当保压压力（MPa）为50、60、70、80、90、100、110、120时，制件色差值（△E/NBS）为：1.5、1.4、1.0、1.0、1.1、1.1、1.3、1.3。保压的目的是为了注射终了时，密封注射流道及体积收缩的补偿，使树脂在冷却的过程中不产生回流，它可以避免出现制件缩水、凹陷、尺寸变小等情况，使制件的外观饱满；根据实验数据可知，在能够将制件注塑饱满的前提下，增加保压压力并不会显著减少色差；而另一方面为了节省能耗，减少仪器部件损耗，提高使用寿命，建议采用70MPa的保压压力。

3.2 保压时间对色差的影响

当保压时间（s） 为：10、15、20、25、30、35、40时，制件色差值（△E/NBS）为：1.5、1.5、1.2、1.2、1.2、1.4、1.4。保压时间的设定是为控制保压产生作用的时间，保压时间设定不足将使制件发生尺寸、重量不安定。保压时间设定过长，又会影响成型效率，增加仪器损耗。适当的保压时间设置维持到浇口凝固的时间即可，同时与保压压力相配合，可使保压程序控制发挥最大的效用。通过在本实验条件下的实验数据可以看出，保压时间为20~30s即可满足要求；同理在满足制件性能的前提下，力求节能，提高仪器寿命，提高生产效率，应选择20s的保压时间。

3.3 喷嘴温度对色差的影响

当温度（℃）为：190、200、205、210、215、220、225、230，制件色差值（△E/NBS）为：1.8、1.7、1.3、1.2、1.3、1.4、1.4、1.8。喷嘴温度对于整个注塑过程来说是一个至关重要的参数，它属于防涎段，在机筒最前端，此段温度略低于计量段温度，可以防止熔融的物料在内部压力的作用下从喷嘴流出。喷嘴温度影响着树脂的塑化和流动，温度过低则熔化不充分而且严重影响树脂的流动，造成注塑困难；温度过高则会造成树脂的降解变色而且熔融粘度也增大，致使注塑困难，产品光学性能异常。根据本实验条件下的实验数据可知，喷嘴温度在210℃下最能满足要求。

3.4 注射速度对色差的影响

当注射速度（RPM）为：10、20、30、40、50、60、70，制件色差值（△E/NBS）为：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时的流动速度。注射速度的快慢直接影响注塑制品的质量和生产效率。速度慢、注塑成型制品用时增加，熔料受降温的影响充模时间增加，流动阻力增大，造成制品冷合料缝痕。注射速度过快。则会产生物料摩擦热过高，造成熔料因温度过高而降解变色。在满足制品性能的前提下，为了提高仪器使用寿命、降低能耗、提升生产效率，在本实验条件下推荐使用30RPM的注射速度。

3.5 背压对色差的影响

当背压（MPa）为：0、1、2、3、4、5、6，制件色差值（△E/NBS）为 ：1.2、1.1、1.0、1.0、1.1、1.4、1.6。背压是指螺杆头部前端存料区熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，随着背压值的增大，由于同时具有压力效应和温度效应，整体的塑化量会先增大后下降；适当的背压会使制件呈现良好的物理性能，它可以增加熔胶密度，排空胶内空气，尤其能够除去注塑气纹、气鼓等现象，可使熔胶更均匀，充分压实树脂材料，使制件饱满。由本实验条件的实验结果得出设置背压2 MPa。

3.6 停料时间对色差的影响

当时间（min）为：0、2、4、6、8、10，制件色差值（△E/NBS）为：1.0、1.1、1.2、1.5、1.8、2.2。ABS树脂在料筒的停留时间也是一个显而易见的影响色差的条件。由于料筒中的树脂停留时间过长，致使树脂的颜色发生变化，趋势是发黄发红发暗，从而导致色差变大。在本实验条件下的实验数据可以看出停料时间对色差的显著影响，所以在注塑操作过程中应格外关注停料时间，如遇到会过长停料时间的情形，务必将料筒内的余料洗净，充分洗枪，方可继续进行制件注塑。

4 结语

影响ABS产品色差的因素众多，本文从注塑工艺、实用角度出发，着重探究并验证了注塑参数设置对产品色差的影响。经过实验证明注塑参数的合理化设置是可以对产品的色差进行优化的。本文选取的参数在整个注塑过程中是比较具有代表性的，将实验数据积累统计，不难看出此次实验的成果。在此实验数据的支撑下，得到了合理的参数优化，对于生产具有十分重要的指导作用。