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電子產品外殼開裂的原因和措施

發布時間:2021-11-19

3C電子外殼材料需要阻燃性、強韌性平衡、薄壁成型和尺寸穩定性,所以無鹵阻燃PC/ABS是最佳選擇。


然而,無鹵阻燃PC/ABS并不是萬能的,當它作為3C電子外殼產品使用時,令人頭疼的是塑料螺孔處容易開裂。


那么,螺絲孔為什么會裂開呢?怎么解決?

原因:

①材料配方設計缺陷,其韌性不足

②焊縫強度低

③加工過程中的材料降解

④防銹油等化學物質的影響

⑤金屬-塑性收縮系數的差異

⑥螺孔設計不合理


1、阻燃劑析出、韌性不足的材料

先說材料本身的影響。

由于阻燃的需要,無鹵阻燃劑PC/ABS必須加入阻燃劑,常用的無鹵阻燃劑是多聚物小分子,如有機磷阻燃劑(Mw為幾十到幾百)。這些小分子物質的加入會影響PC/ABS的韌性。

更重要的是,這些阻燃劑含有尚未完全聚合的單分子或小分子殘基(如TPP)。因為它們的分子量小,容易從PC/ABS材料遷移到材料表面,從而在材料表面形成微型裂紋,從而引發開裂。

另外,在無鹵阻燃PC/ABS中,PC是缺口敏感材料。當PC中有一個小裂紋沒有及時終止時,就會擴展成一個大裂紋。

在PC中加入ABS可以明顯減少PC因缺口敏感性而產生的裂紋,因為ABS中的橡膠相丁二烯(B)分散在PC/SAN基體中,形成“海-島”結構,可以有效防止裂紋的產生和發展。

這是因為材料的韌性性能還與所選用的ABS橡膠粒徑、含量和分散相等因素有關。一般來講,選擇的ABS粒徑越小,橡膠含量越高,橡膠分散越均勻,螺孔強度越高。


2、熔接線強度低、注塑困氣

螺孔處熔接線強度低也是一個重要原因。當注塑成型螺紋孔時,兩股材料將會匯合,形成熔接線。如果缺口、橡膠翻面、橡膠分布不均勻出現在匯合料流結合力較弱、邊緣位置,會減少相關區域的強度,增加開裂的風險。

此外,在一些工廠中,螺母被預先放置在模腔中,然后注射塑料熔體。由于螺母的邊緣一般呈鋸齒狀,在注塑成型過程中,鋸齒中可能會留下氣體,導致塑料與螺母結合松動,這種情況常被稱為“困氣”。這種缺陷可能導致裂紋的產生和生長,需要加強模具中的排氣設計。


3、材料降解

無鹵阻燃PC/ABS材料中的PC在熱量、氧氣、剪切,特別是在水、堿性基團的刺激下,容易發生斷鏈反應,ABS在高溫下也容易發生降解,從而對PC/ABS造成“內傷”,耐沖擊性、耐熱性等產品性能會減小。

但提前放置螺母的注塑方式需要較長的注塑周期,材料在桶內停留時間可超過3分鐘,也增加了材料降解的風險。

評估材料熱穩定性和降解性的一個簡單方法是將材料在注塑機中保持一定溫度一段時間,然后將它們注入空氣中看到煙霧。煙越多,降解越嚴重。


4、防銹油、螺紋緊固劑等化學品影響

為了防止鐵螺絲生銹,螺絲廠家會在螺絲表面涂上防銹油。防銹油一般含有汽油、煤油、脂肪酸、堿土金屬鹽等酸堿性物質。

為了使螺柱和螺絲的結合更緊密,有些廠家會在螺柱和螺母的連接處滴加螺紋緊固劑,其中含有丙烯酸酯、馬來酸、乙酰苯肼等物質。

上述化學物質可能會導致無鹵阻燃PC/ABS的腐蝕和開裂。

在用螺紋緊固件涂覆前后對PC/ABS樣條表面進行放大后,我們發現涂覆后,表面腐蝕嚴重,樣條表面出現大量裂紋,裂紋會隨著時間的推移而增長,造成最終開裂。


5、金屬-塑料收縮系數差異

由于塑料和金屬的熱膨脹系數不同,熱膨脹和冷縮過程中不同收縮量引起的應力開裂也是導致螺絲孔開裂的原因之一。

鐵的線膨脹系數為11×10-6/℃,無鹵阻燃劑PC/ABS的線膨脹系數為75×10-6/℃,后者是前者的7倍多。

自攻螺絲進入螺絲孔時,通常處于過盈狀態,也就是說,塑料螺孔處于膨脹狀態。當溫度變冷時,金屬螺絲的收縮量較小,而塑料螺絲孔的收縮量較大,螺絲孔可能因收縮應力而開裂。這也是螺絲孔在冬天更容易開裂的原因。


6、螺絲孔設計不合理

螺孔設計不合理主要體現在導孔設計、螺孔深度、螺孔內徑和螺釘過盈量、螺孔厚度等方面。

當我們擰入螺絲時,螺絲經常傾斜進入的情況,導致容易螺孔破裂。為了防止螺絲在引入時由于方向偏差而開裂,必須設計導孔來引導螺絲鎖定。

另外,自攻螺絲進入時,會將塑料碎片切掉,這些碎片的擠壓可能會導致螺絲孔爆裂,因此螺孔的長度必須比螺絲的長度長,以容納自攻螺釘切削的塑膠碎片。

而且為了防止背面收縮,螺絲柱的厚度一般設計得比較薄,這也是螺絲柱容易開裂的原因之一。


螺絲孔斷裂的原因是多方面的,那么應該如何避免這種情況呢?

1、合理選材

選擇韌性可靠的無鹵阻燃PC/ABS,尤其是螺絲孔強度的配方設計。如專為螺絲孔開裂進行了特殊的配方設計的無鹵阻燃劑PC/ABS AN9000,在PC選擇、阻燃劑的選擇、橡膠相態和分布、熱穩定性等方面加強了設計,確保更高的產品良率。


2、防止降解

設計合理的工藝流程,減少材料在螺桿中的停留時間,禁止使用防銹油、螺紋緊固件等化學試劑腐蝕無鹵阻燃PC/ABS,防止材料降解。


3、改進的結構設計

適當加厚螺柱厚度、適當加寬螺柱內徑,防止擰緊時出現過盈,增加螺孔深度等。


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