常見(jiàn)塑料的收縮率
塑料的收縮率是指塑料制品在成型過(guò)程中(主要是注塑成型),從熔融狀態(tài)冷卻到室溫固化后,其尺寸相對(duì)于模具型腔尺寸縮小的百分比。這是一個(gè)范圍值,而非固定值,受多種因素影響。
影響收縮率的關(guān)鍵因素:
塑料類(lèi)型(化學(xué)結(jié)構(gòu)): 這是最主要的因素。
結(jié)晶性塑料: 分子鏈在冷卻時(shí)會(huì)形成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu),體積收縮較大(如PP, PE, POM, PA)。
非結(jié)晶性塑料: 分子鏈呈無(wú)序排列,收縮相對(duì)較?。ㄈ鏟S, ABS, PC, PMMA)。
材料配方:
增強(qiáng)材料: 添加玻璃纖維(GF)等增強(qiáng)材料會(huì)顯著降低收縮率,并改善尺寸穩(wěn)定性,但收縮方向性更明顯(各向異性)。
填料: 添加礦物填料(如滑石粉、碳酸鈣)通常也會(huì)降低收縮率。
添加劑: 增塑劑、阻燃劑、著色劑等也會(huì)影響收縮。
加工工藝參數(shù):
對(duì)結(jié)晶塑料:高模溫有利于結(jié)晶度提高,導(dǎo)致收縮率增大。
對(duì)非結(jié)晶塑料:高模溫通常導(dǎo)致收縮率減小。
保壓壓力和時(shí)間: 高保壓、長(zhǎng)保壓時(shí)間能有效補(bǔ)償收縮,降低收縮率。
熔體溫度: 高溫熔體通常導(dǎo)致更大收縮(對(duì)結(jié)晶塑料更明顯)。
模具溫度:
注射速度:
冷卻速率: 快速冷卻通常降低結(jié)晶塑料的結(jié)晶度,從而減小收縮率。
制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì):
壁厚: 厚壁區(qū)域冷卻慢,收縮通常比薄壁區(qū)域大,且容易產(chǎn)生凹痕。
澆口位置和尺寸: 影響熔體流動(dòng)、保壓效果和冷卻均勻性。
流道設(shè)計(jì):
冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì): 影響冷卻均勻性,不均勻冷卻會(huì)導(dǎo)致翹曲變形(收縮不均的表現(xiàn))。
模具結(jié)構(gòu)約束: 模具對(duì)制品不同方向的約束力不同。
環(huán)境因素:
吸濕性塑料: 如尼龍(PA),在空氣中會(huì)吸收水分而膨脹(后收縮),在計(jì)算總收縮率時(shí)需要考慮。
常見(jiàn)塑料的典型收縮率范圍 (單位:%):
以下數(shù)值是典型的、未增強(qiáng)牌號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)注塑條件下的近似范圍。務(wù)必查閱具體材料供應(yīng)商提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)表!
ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物) - 非結(jié)晶
典型收縮率: 0.4% - 0.9% (常見(jiàn)范圍 0.5% - 0.7%)
特點(diǎn): 收縮相對(duì)均勻,尺寸穩(wěn)定性較好。
聚丙烯 (PP) - 結(jié)晶
典型收縮率: 1.0% - 3.0% (常見(jiàn)范圍 1.5% - 2.5%)
特點(diǎn): 收縮率范圍大,受加工條件(尤其模溫)影響顯著。均聚PP通常比共聚PP收縮率更高。薄壁制品收縮率可能接近下限,厚壁制品接近上限。
聚乙烯 (PE) - 結(jié)晶
HDPE (高密度聚乙烯): 1.5% - 4.0% (常見(jiàn)范圍 2.0% - 3.0%)
LDPE/LLDPE (低密度/線(xiàn)性低密度聚乙烯): 1.5% - 5.0% (常見(jiàn)范圍 2.0% - 3.5%)
特點(diǎn): 收縮率大且范圍寬,同樣受加工條件(尤其模溫、保壓)影響大。厚壁制品收縮更大。
聚苯乙烯 (PS) - 非結(jié)晶
通用PS (GPPS): 0.4% - 0.7%
高抗沖PS (HIPS): 0.3% - 0.6% (因含橡膠成分,收縮略低于GPPS)
特點(diǎn): 收縮率較低且相對(duì)穩(wěn)定。
聚碳酸酯 (PC) - 非結(jié)晶
典型收縮率: 0.6% - 0.9% (常見(jiàn)范圍 0.7% - 0.8%)
特點(diǎn): 收縮率低,尺寸穩(wěn)定性好。但熔體粘度高,對(duì)保壓要求高。易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
聚甲醛 / 聚縮醛 (POM) - 結(jié)晶
均聚POM: 1.8% - 2.5%
共聚POM: 1.5% - 2.5% (通常比均聚略低)
特點(diǎn): 收縮率中等偏高,結(jié)晶度高。具有明顯的各向異性(流動(dòng)方向 vs. 垂直方向收縮差異較大),易導(dǎo)致翹曲。
尼龍 / 聚酰胺 (PA) - 結(jié)晶
PA6: 0.7% - 1.5% (常見(jiàn)范圍 1.0% - 1.5%)
PA66: 0.8% - 1.8% (常見(jiàn)范圍 1.2% - 1.6%)
特點(diǎn): 收縮率中等。吸濕性強(qiáng)! 剛出模的制品(干態(tài))收縮基本完成,但在空氣中吸濕后會(huì)膨脹(濕態(tài)膨脹),導(dǎo)致尺寸變化。模具設(shè)計(jì)通常需同時(shí)考慮成型收縮和后收縮(吸濕膨脹)。添加玻纖后收縮率大幅降低(如PA6+30%GF:~0.3% - 0.6%),且各向異性更明顯。
重要提示:
增強(qiáng)材料: 添加玻璃纖維(GF)是降低收縮率最有效的方法之一。例如:
PP+30%GF:收縮率可降至 0.3% - 1.0%
PA6+30%GF:收縮率可降至 0.3% - 0.6% (流動(dòng)方向) / 0.6% - 1.0% (垂直方向) - 各向異性顯著
供應(yīng)商數(shù)據(jù)表是金標(biāo)準(zhǔn): 以上范圍僅供參考!特定牌號(hào)、特定顏色、特定添加劑、特定供應(yīng)商的材料,其準(zhǔn)確的收縮率范圍必須查閱該材料的生產(chǎn)商提供的官方材料數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)表中通常會(huì)提供平行于流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向的收縮率值。
試模與修正: 對(duì)于精度要求高的制品,通常需要根據(jù)首次試模后產(chǎn)品的實(shí)際尺寸測(cè)量結(jié)果,對(duì)模具進(jìn)行修正(縮放)。
各向異性: 許多塑料(尤其是結(jié)晶性塑料和增強(qiáng)塑料)在熔體流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向的收縮率不同,這會(huì)導(dǎo)致翹曲變形,模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮。
在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí),工程師會(huì)根據(jù)目標(biāo)塑料的預(yù)期收縮率范圍,對(duì)模具型腔的尺寸進(jìn)行相應(yīng)的放大(通常稱(chēng)為“縮水”或“縮放比例”),以確保最終成型的塑料制品尺寸符合設(shè)計(jì)要求。選擇收縮率時(shí),必須結(jié)合具體的材料牌號(hào)、工藝條件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)綜合判斷。