浅谈塑料制品加工中的收缩抑制

马 威

（新疆天业节水灌溉股份有限公司，新疆 石河子 832000）

收缩是塑料制品加工中非常常见的一种质量问题，对塑料制品的质量影响非常大。特别是对表面质量要求较高的塑料制品影响更大。为此，应深入分析造成塑料制品收缩的原因，并采取针对性的解决措施，抑制收缩，提高产品质量。

1 造成塑料制品收缩的原因

结合实际来看，造成塑料制品收缩的原因可能是一个或多个。而且塑料制品多是由天然或合成树脂构成的，并适当地加入各种添加剂，在一定的温度、压力下使其形状固定。但是不同熔融的原料具有不同的化学性质，在加工过程中很容易受到各种因素的影响，出现收缩。详细来说，造成塑料制品收缩的原因包括5 种。1） 成型压力。当模具型腔内的压力变大时，其成型收缩也会变小。但是在诸多塑料制品中，非结晶型的收缩率不会随着模具型腔内的压力变大而变化，而会呈现出直线。结晶型塑料则是随着模具型腔压力变大而下降。2）注射温度。注射温度越高，塑料膨胀系数越大，塑料制品收缩率越大。但是温度升高，熔融的原料密度会变大，收缩率会减少。两者共同作用下就会呈现出温度升高，塑料制品收缩率变小的趋势。3）模具温度。模具温度越高、原材料的聚合密度会变小，其收缩率会逐渐变大。因为从模具中取出成品时室温会低于模具型腔温度，塑料制品聚合密度会发生变化，出现收缩[2]。4）成型时间。如果在模具成型过程中能及时完成补料，延长保压时间，就会大幅度减少塑料制品的收缩率。但这时塑料制品的冻结趋向会更加明显，其内部应力也会变大，相应的收缩率也会变大。但总体上，收缩率是变小的。而且完成成型之后，再进行冷却就会让塑料制品固化，其收缩率就会变小。5）制品壁厚。其中受制品壁厚影响最大的是结晶型塑料。而非结晶型塑料有些会受制品壁厚影响，有些则不会。例如ABS、聚碳酸酯等不会受影响；而聚乙烯、丙烯酸等的收缩率则会随着壁厚的增加而变大，硬质聚氯乙烯则会变小。

2 塑料制品加工中的收缩抑制

2.1 收缩计算

塑料制品会受到各种因素的影响产生收缩。但是收缩率有大小。如果要精准地控制塑料制品的收缩，就要提前计算塑料制品的收缩。具体来说，塑料制品的收缩主要是指脱模后的制品尺寸占塑料制品模具型腔实际尺寸的占比。在计算中可按照公式R=（L-L1）100%/L，其中R代表的就是塑料制品的收缩率，L代表的是室温条件下的模具型腔尺寸，L1代表脱模后的塑料制品尺寸[3]。在塑料制品的收缩抑制中，如果能提前了解塑料制品的收缩率，就可以提前制定有效的抑制措施，减少塑料制品的收缩。

2.2 收缩气泡的抑制方法

造成收缩气泡的原因是壁厚较大时，塑料制品内外温度冷却速度不一样，外表面的冷却速度要快些。在不断的冷却过程中，中心部位的塑料树脂就会边收缩边向表面扩张。这就会造成塑料制品内部填充不足的问题，进而产生气泡。

对于这个问题，可采取以下措施。1）依据实际壁厚，科学地设计浇道口、确定浇道尺寸。通常情况下，浇道口的高度为壁厚的一半及以上，但不超过60%。2）一直到完成浇口封合，都要预留好补充注射料。3）注射时间要长于浇口封合时间，但不能过长。4）要适当地降低注射速度，增加注射压力。5）要尽可能地采用熔融黏度等级比较高的材料。

2.3 收缩痕的抑制

注塑塑料最易产生收缩痕，其中比较严重的是较厚的位置及筋肋、突起位置。之所以产生这种现象是因为越厚的部位冷却速度越慢，而其他部位的冷却速度会比较快，更容易发生凹陷问题，也就是收缩痕[4]。这种收缩对塑料制品的质量影响非常大，尤其是对大型的厚壁塑料制品质量影响更大，例如电视机斜面机壳、显示器外壳等。对于这类塑料制品，必须采用有效的抑制措施，预防收缩痕的发生。

对此，可采取以下措施。1）科学设计模具，减少收缩痕的产生概率。例如管式小型浇口的冷区速度要比锥形浇口冷却速度快，在能应用锥形浇口的部位要尽可能地采用锥形浇口。又如可在关键部位设置冷水道，从而通过冷却模具来达到消除收缩的目的。另外，整个模具还应当具有良好的合模密封性，可以用于高压、高速等原料的填充。2）可以适当地延缓浇口处的冷却时间，减少收缩痕的产生概率。3）要求成型工人合理调整填充条件。例如依据实际情况，合理控制填充阶段的时间。因为时间过短，会有可能造成较大的收缩。虽然这种方法并不一定能完全抑制收缩痕，但是这样做还是能改善收缩问题的。4）针对收缩痕问题，GE 聚合物加工研究中心还进行了专门研究，并提出了8 种解决方法，大致可以分为取代材料法、去除热量法。其中取代材料法是指选择收缩率较小的材料进行加工。去除热量法是指采取可以减少收缩区域热量的方法。

2.4 其他措施

造成塑料制品收缩的原因是多种多样的。相应的可采取的抑制措施也是多种多样的。除了采取上述方法外，还可采取其他方法。

首先，可以尝试从设备方面入手。虽然设备的规格、尺寸是无法控制的，但是可以结合生产实际，了解设备的缺陷，并以反馈厂家进行设备的改造、完善。例如喷嘴过大容易影响到发射力，造成充模问题。过小，则容易造成堵塞。生产人员可依据需求，直接确定喷嘴的大小。另外，如果设备在加工过程中出现磨损问题，则要及时维修，以免造成塑料制品的收缩。其次，从加工工艺入手。如在注射中可适当地增加压力、延长时间、降温。如果注射塑料融化后流动性比较大，那么施加高压可能会产生飞边，进而造成塌坑。而通过降低机筒前段、喷嘴的温度，可以有效减少型腔熔料体积，使其在较短的时间内固化、冷却。另外，如果是高黏度的塑料，则要采取提温的方法。因为提高温度，才能增大熔料的流动性，更好地充模；如果是薄壁制件，也要适当提温，确保熔料能顺利流动；如果厚壁制件，则要在固化中降温，保证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，并让其冷却。这样做可以减少收缩凹陷问题的出现。而且也不会影响制件的正常使用。最后，应选择不太软的原料。因为过软的原料更容易发生凹陷问题，导致收缩不均匀。若是一定要选择较软的原料，则可向其中添加成核剂，加速结晶。

3 结语

综上所述，塑料制品加工中的收缩问题是无法完全杜绝的。但可以结合收缩问题的产生原因，采取有效的抑制措施，减少塑料制品的收缩，提高塑料制品的加工质量。同时，还应当继续加大塑料制品收缩抑制的研究力度，研发出更先进、更有效的抑制方法，将收缩对塑料制品质量的影响降到最低。