無鹵阻燃PC/ABS塑膠電子外殼開裂原因揭秘

3C電子外殼材料因?yàn)樾枰枞夹?、?qiáng)韌平衡、能薄壁成型以及尺寸穩(wěn)定性，所以無鹵阻燃PC/ABS是**的選擇。

然而，無鹵阻燃PC/ABS也不是萬能的，用它做3C電子外殼產(chǎn)品，一個(gè)讓人頭疼的問題是塑料螺孔處容易出現(xiàn)開裂。

比如這種，打入螺絲后，螺孔直接脆性斷裂：

或者這樣的，注塑時(shí)還是好好的

在倉庫放了一個(gè)月，就變成這樣的了

螺絲孔開裂對(duì)制件的裝配、制件安全性都帶來了挑戰(zhàn)，是個(gè)必須要解決的問題。那么，為什么打螺絲孔會(huì)開裂呢？又該如何解決呢？總結(jié)起來，螺絲孔開裂大概有以下幾個(gè)原因：

1、阻燃劑析出、材料韌性不足

先說材料本身的影響。

因?yàn)樽枞夹枰?，無鹵阻燃PC/ABS必須加入阻燃劑，而無鹵阻燃劑最常用的是多聚物小分子，比如有機(jī)磷阻燃劑（Mw為幾十到幾百）。這些小分子物質(zhì)的加入，會(huì)使PC/ABS的韌性受到影響。

更為重要的是，這些阻燃劑中含有未充分聚合的單分子或小分子殘余（如TPP），由于分子量小很容易從PC/ABS材料內(nèi)部遷移析到材料表面，這樣材料表面就形成一個(gè)個(gè)微型裂縫，從而引發(fā)開裂。

另外，無鹵阻燃PC/ABS中，PC是一種缺口敏感的材料。當(dāng)PC中有一個(gè)很小的裂紋而沒有得到及時(shí)終止，就會(huì)擴(kuò)展為大的開裂。

某公司無鹵阻燃PC/ABS 打螺絲孔

橡膠增韌機(jī)理示意圖

都是加了ABS，那為什么不同改性廠家做出來的無鹵阻燃PC/ABS的韌性還是有差異呢？

這是因?yàn)椴牧享g性表現(xiàn)還與所選擇ABS的橡膠粒徑、含量和分散相態(tài)等因素相關(guān)，一般來說，所選ABS粒徑越小、橡膠含量越高、橡膠分散越均勻，那么螺絲孔強(qiáng)度就越高。

無鹵阻燃PC/ABS PC-280打螺絲孔

2、熔接線強(qiáng)度低、注塑困氣

螺孔處的熔接線強(qiáng)度低也是一個(gè)重要原因。注塑螺孔的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)兩股料流匯合，產(chǎn)生熔接線。如果在匯合處料流結(jié)合力弱、邊緣位置出現(xiàn)缺口、橡膠翻轉(zhuǎn)、橡膠分布不均等情況，就會(huì)使相關(guān)區(qū)域強(qiáng)度降低，增加開裂風(fēng)險(xiǎn)。

熔接線成型圖

另外，有些工廠注塑時(shí)將螺母提前放置在模腔內(nèi)，然后注塑塑料熔體。由于螺母邊緣一般都是鋸齒狀，在注塑的時(shí)候可能產(chǎn)生氣體留在鋸齒中，導(dǎo)致塑料與螺母結(jié)合不密實(shí)的情況，也就是常說的“困氣”。這個(gè)缺陷可能導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生及生長，這就需要在模具中加強(qiáng)排氣設(shè)計(jì)。

螺母邊緣設(shè)計(jì)成鋸齒狀以提高結(jié)合力

3、材料降解

無鹵阻燃PC/ABS材料中的PC在熱、氧、剪切，特別是水、堿性基團(tuán)的刺激下，容易發(fā)生斷鏈反應(yīng)，而且ABS在高溫條件下也容易發(fā)生降解，從而使PC/ABS受“內(nèi)傷”，制件性能如抗沖擊性能、耐熱性能等將會(huì)下降。   

而預(yù)先放置螺母的注塑方式，需要更長的注塑周期，材料在料筒中停留的時(shí)間可達(dá)3分鐘以上。

評(píng)估材料熱穩(wěn)定性和是否降解的一個(gè)簡單方式是，將材料在一定溫度下于注塑機(jī)中停留一段時(shí)間后對(duì)空注射，看發(fā)煙情況。發(fā)煙越多說明降解越嚴(yán)重。

4、防銹油、螺紋緊固劑等化學(xué)品影響

為了防止鐵的螺絲生銹，螺絲廠家會(huì)在螺絲表面覆上防銹油。防銹油一般含有汽油、煤油以及脂肪酸、堿土金屬鹽等酸堿性物質(zhì)。

為了讓螺柱和螺絲結(jié)合更緊固，有些制造廠會(huì)在螺柱螺母結(jié)合處滴入螺紋緊固劑，它含有丙烯酸酯、馬來酸、乙酰苯肼等物質(zhì)。

而上面這些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)造成無鹵阻燃PC/ABS的腐蝕和開裂。

將PC/ABS樣條涂覆螺紋緊固劑前后的表面放大后觀察發(fā)現(xiàn)，涂覆后造成了嚴(yán)重的表面腐蝕，樣條表面出現(xiàn)大量裂紋，這些裂紋隨著時(shí)間會(huì)不斷增長，導(dǎo)致最終開裂。

5、金屬-塑料收縮系數(shù)差異

塑料和金屬因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不同，在熱脹冷縮時(shí)由于收縮量不同導(dǎo)致的應(yīng)力開裂也是螺絲孔開裂的一個(gè)原因。

鐵的線膨脹系數(shù)為11×10^-6/℃，無鹵阻燃PC/ABS的線膨脹系數(shù)為75×10^-6/℃，后者是前者的7倍以上。

當(dāng)自攻螺絲進(jìn)入螺絲孔時(shí)，一般會(huì)處于過盈狀態(tài)，也就是說塑料螺孔處于膨脹狀態(tài)。當(dāng)溫度變冷時(shí)，金屬螺絲收縮量較小，而塑料螺孔收縮量較大，螺孔就可能會(huì)因?yàn)槭湛s應(yīng)力引發(fā)開裂。這也是冬天的時(shí)候更容易發(fā)生螺絲孔開裂的原因。

6、螺絲孔設(shè)計(jì)不合理

螺絲孔設(shè)計(jì)不合理主要體現(xiàn)在導(dǎo)孔設(shè)計(jì)、螺孔深度、螺孔內(nèi)徑與螺絲過盈、螺孔厚度等方面。

旋入螺絲時(shí)，經(jīng)常有螺絲斜著進(jìn)入的情況，就容易造成螺孔破裂。為防止螺絲導(dǎo)入時(shí)方向偏差而導(dǎo)致開裂，必須設(shè)計(jì)導(dǎo)孔以導(dǎo)正螺絲鎖入。

另外，自攻螺絲進(jìn)入時(shí)，會(huì)切削出來塑料碎屑，這些碎屑擠壓可能導(dǎo)致螺絲孔爆裂，所以螺孔長度必須比螺絲長度長，以容納被自攻螺絲切削出來的塑膠屑。

而且，為了防止背面出現(xiàn)縮印，在設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)將螺絲柱厚度設(shè)計(jì)的比較薄，這也是螺絲柱容易開裂的原因之一。

分析了螺絲孔斷裂的各種原因，那么應(yīng)該如何避免這種狀況呢？

1、合理選材

選擇韌性可靠，特別是針對(duì)螺絲孔強(qiáng)度問題進(jìn)行配方設(shè)計(jì)的無鹵阻燃PC/ABS。比如無鹵阻燃PC/ABS PC-280系列，它針對(duì)螺絲孔開裂進(jìn)行了特殊的配方設(shè)計(jì)，在PC選擇、阻燃劑選擇、橡膠相態(tài)及分布、熱穩(wěn)定性等方面進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，保證更高的產(chǎn)品良率。

2、防止降解

合理設(shè)計(jì)工藝流程，減少材料在螺桿中停留時(shí)間，禁止使用對(duì)無鹵阻燃PC/ABS造成腐蝕的防銹油、螺紋緊固劑等化學(xué)試劑，以防止材料降解。

3、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

螺柱厚度適當(dāng)加厚、螺柱內(nèi)徑適當(dāng)加寬，防止打螺絲時(shí)出現(xiàn)過盈，提高螺孔深度等。