淺談塑料制品加工中的收縮抑制

馬 威

（新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司，新疆 石河子 832000）

收縮是塑料制品加工中非常常見的一種質(zhì)量問題，對塑料制品的質(zhì)量影響非常大。特別是對表面質(zhì)量要求較高的塑料制品影響更大。為此，應(yīng)深入分析造成塑料制品收縮的原因，并采取針對性的解決措施，抑制收縮，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 造成塑料制品收縮的原因

結(jié)合實(shí)際來看，造成塑料制品收縮的原因可能是一個(gè)或多個(gè)。而且塑料制品多是由天然或合成樹脂構(gòu)成的，并適當(dāng)?shù)丶尤敫鞣N添加劑，在一定的溫度、壓力下使其形狀固定。但是不同熔融的原料具有不同的化學(xué)性質(zhì)，在加工過程中很容易受到各種因素的影響，出現(xiàn)收縮。詳細(xì)來說，造成塑料制品收縮的原因包括5 種。1） 成型壓力。當(dāng)模具型腔內(nèi)的壓力變大時(shí)，其成型收縮也會(huì)變小。但是在諸多塑料制品中，非結(jié)晶型的收縮率不會(huì)隨著模具型腔內(nèi)的壓力變大而變化，而會(huì)呈現(xiàn)出直線。結(jié)晶型塑料則是隨著模具型腔壓力變大而下降。2）注射溫度。注射溫度越高，塑料膨脹系數(shù)越大，塑料制品收縮率越大。但是溫度升高，熔融的原料密度會(huì)變大，收縮率會(huì)減少。兩者共同作用下就會(huì)呈現(xiàn)出溫度升高，塑料制品收縮率變小的趨勢。3）模具溫度。模具溫度越高、原材料的聚合密度會(huì)變小，其收縮率會(huì)逐漸變大。因?yàn)閺哪＞咧腥〕龀善窌r(shí)室溫會(huì)低于模具型腔溫度，塑料制品聚合密度會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)收縮[2]。4）成型時(shí)間。如果在模具成型過程中能及時(shí)完成補(bǔ)料，延長保壓時(shí)間，就會(huì)大幅度減少塑料制品的收縮率。但這時(shí)塑料制品的凍結(jié)趨向會(huì)更加明顯，其內(nèi)部應(yīng)力也會(huì)變大，相應(yīng)的收縮率也會(huì)變大。但總體上，收縮率是變小的。而且完成成型之后，再進(jìn)行冷卻就會(huì)讓塑料制品固化，其收縮率就會(huì)變小。5）制品壁厚。其中受制品壁厚影響最大的是結(jié)晶型塑料。而非結(jié)晶型塑料有些會(huì)受制品壁厚影響，有些則不會(huì)。例如ABS、聚碳酸酯等不會(huì)受影響；而聚乙烯、丙烯酸等的收縮率則會(huì)隨著壁厚的增加而變大，硬質(zhì)聚氯乙烯則會(huì)變小。

2 塑料制品加工中的收縮抑制

2.1 收縮計(jì)算

塑料制品會(huì)受到各種因素的影響產(chǎn)生收縮。但是收縮率有大小。如果要精準(zhǔn)地控制塑料制品的收縮，就要提前計(jì)算塑料制品的收縮。具體來說，塑料制品的收縮主要是指脫模后的制品尺寸占塑料制品模具型腔實(shí)際尺寸的占比。在計(jì)算中可按照公式R=（L-L1）100%/L，其中R代表的就是塑料制品的收縮率，L代表的是室溫條件下的模具型腔尺寸，L1代表脫模后的塑料制品尺寸[3]。在塑料制品的收縮抑制中，如果能提前了解塑料制品的收縮率，就可以提前制定有效的抑制措施，減少塑料制品的收縮。

2.2 收縮氣泡的抑制方法

造成收縮氣泡的原因是壁厚較大時(shí)，塑料制品內(nèi)外溫度冷卻速度不一樣，外表面的冷卻速度要快些。在不斷的冷卻過程中，中心部位的塑料樹脂就會(huì)邊收縮邊向表面擴(kuò)張。這就會(huì)造成塑料制品內(nèi)部填充不足的問題，進(jìn)而產(chǎn)生氣泡。

對于這個(gè)問題，可采取以下措施。1）依據(jù)實(shí)際壁厚，科學(xué)地設(shè)計(jì)澆道口、確定澆道尺寸。通常情況下，澆道口的高度為壁厚的一半及以上，但不超過60%。2）一直到完成澆口封合，都要預(yù)留好補(bǔ)充注射料。3）注射時(shí)間要長于澆口封合時(shí)間，但不能過長。4）要適當(dāng)?shù)亟档妥⑸渌俣?，增加注射壓力?）要盡可能地采用熔融黏度等級(jí)比較高的材料。

2.3 收縮痕的抑制

注塑塑料最易產(chǎn)生收縮痕，其中比較嚴(yán)重的是較厚的位置及筋肋、突起位置。之所以產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)樵胶竦牟课焕鋮s速度越慢，而其他部位的冷卻速度會(huì)比較快，更容易發(fā)生凹陷問題，也就是收縮痕[4]。這種收縮對塑料制品的質(zhì)量影響非常大，尤其是對大型的厚壁塑料制品質(zhì)量影響更大，例如電視機(jī)斜面機(jī)殼、顯示器外殼等。對于這類塑料制品，必須采用有效的抑制措施，預(yù)防收縮痕的發(fā)生。

對此，可采取以下措施。1）科學(xué)設(shè)計(jì)模具，減少收縮痕的產(chǎn)生概率。例如管式小型澆口的冷區(qū)速度要比錐形澆口冷卻速度快，在能應(yīng)用錐形澆口的部位要盡可能地采用錐形澆口。又如可在關(guān)鍵部位設(shè)置冷水道，從而通過冷卻模具來達(dá)到消除收縮的目的。另外，整個(gè)模具還應(yīng)當(dāng)具有良好的合模密封性，可以用于高壓、高速等原料的填充。2）可以適當(dāng)?shù)匮泳彎部谔幍睦鋮s時(shí)間，減少收縮痕的產(chǎn)生概率。3）要求成型工人合理調(diào)整填充條件。例如依據(jù)實(shí)際情況，合理控制填充階段的時(shí)間。因?yàn)闀r(shí)間過短，會(huì)有可能造成較大的收縮。雖然這種方法并不一定能完全抑制收縮痕，但是這樣做還是能改善收縮問題的。4）針對收縮痕問題，GE 聚合物加工研究中心還進(jìn)行了專門研究，并提出了8 種解決方法，大致可以分為取代材料法、去除熱量法。其中取代材料法是指選擇收縮率較小的材料進(jìn)行加工。去除熱量法是指采取可以減少收縮區(qū)域熱量的方法。

2.4 其他措施

造成塑料制品收縮的原因是多種多樣的。相應(yīng)的可采取的抑制措施也是多種多樣的。除了采取上述方法外，還可采取其他方法。

首先，可以嘗試從設(shè)備方面入手。雖然設(shè)備的規(guī)格、尺寸是無法控制的，但是可以結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，了解設(shè)備的缺陷，并以反饋廠家進(jìn)行設(shè)備的改造、完善。例如噴嘴過大容易影響到發(fā)射力，造成充模問題。過小，則容易造成堵塞。生產(chǎn)人員可依據(jù)需求，直接確定噴嘴的大小。另外，如果設(shè)備在加工過程中出現(xiàn)磨損問題，則要及時(shí)維修，以免造成塑料制品的收縮。其次，從加工工藝入手。如在注射中可適當(dāng)?shù)卦黾訅毫?、延長時(shí)間、降溫。如果注射塑料融化后流動(dòng)性比較大，那么施加高壓可能會(huì)產(chǎn)生飛邊，進(jìn)而造成塌坑。而通過降低機(jī)筒前段、噴嘴的溫度，可以有效減少型腔熔料體積，使其在較短的時(shí)間內(nèi)固化、冷卻。另外，如果是高黏度的塑料，則要采取提溫的方法。因?yàn)樘岣邷囟龋拍茉龃笕哿系牧鲃?dòng)性，更好地充模；如果是薄壁制件，也要適當(dāng)提溫，確保熔料能順利流動(dòng)；如果厚壁制件，則要在固化中降溫，保證制件外表面能迅速固化、定性；如果是低精度制件，可提前出模，并讓其冷卻。這樣做可以減少收縮凹陷問題的出現(xiàn)。而且也不會(huì)影響制件的正常使用。最后，應(yīng)選擇不太軟的原料。因?yàn)檫^軟的原料更容易發(fā)生凹陷問題，導(dǎo)致收縮不均勻。若是一定要選擇較軟的原料，則可向其中添加成核劑，加速結(jié)晶。

3 結(jié)語

綜上所述，塑料制品加工中的收縮問題是無法完全杜絕的。但可以結(jié)合收縮問題的產(chǎn)生原因，采取有效的抑制措施，減少塑料制品的收縮，提高塑料制品的加工質(zhì)量。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加大塑料制品收縮抑制的研究力度，研發(fā)出更先進(jìn)、更有效的抑制方法，將收縮對塑料制品質(zhì)量的影響降到最低。