塑料制品设计与成型收缩率分析

塑料的热膨胀系数大，热胀冷缩现象明显。当制品脱模后，其温度一般高于室温，往往经数小时后才能降至室温，在此期间制品的尺寸会不断收缩直至稳定，与刚脱模时的尺寸发生差异。这种尺寸差通常称为成型收缩。而且制品在使用或储存过程中，由于环境温度或湿度等因素变化也会引起制品内部结晶、取向或应力变化，会再次引发制品收缩，称为后收缩。这种收缩特性通常以收缩率作为指标。表征塑料收缩率的指标种类很多，有实际收缩率、计算收缩率、成型收缩率、后收缩率、体积收缩率等，其含义不同，测定的条件也不同，使设计者难以择取。目前，大多数资料中都选择成型收缩率为模具设计用的指标，其计算公式为

模具尺寸是指室温时测定的单向尺寸，制品尺寸是在成型后经过16～24h后测定的单向尺寸，对后收缩较大的塑料及制品，应取24～48h后，或后处理后测定的尺寸为制品单向尺寸。

塑料的成型收缩率随不同材料品种而变化，而且影响其变化的因素很多，既受制品的形状尺寸的影响，又随成型加工方法和工艺条件而变化，故收缩率不稳定，不仅同一种材料在不同制品及加工条件下其收缩率不同，就是同一制品的不同部位的收缩率也可能不等，并且有取向性。

因此，通常手册中成型收缩率数据都是提供一个范围，如ABS塑料的成型收缩率为0.5%～0.7%，这表示成型后制品收缩率可在0.5%～0.7%范围波动，并且在注射加工时，因沿料流动方向的分子被拉长，所以冷却时收缩大于与料流垂直方向的收缩，即为收缩取向性。

塑料的收缩特性，会导致影响塑料制品的制造精度和使用精度，如果收缩取向性大或收缩不均匀（如制品壁厚不均匀等原因），还会导致制品内应力增大，出现翘曲变形等弊端。鉴于上述原因，在进行制品设计、模具设计及成型加工工艺设计时，掌握成型收缩率数据，分析制品收缩情况和后收缩是十分重要的工作，若发生错误会导致模具及制品报废。

按不同的塑料品种，通常可将成型收缩率分为1%以下、1%～1.5%和>1.5%三档，低收缩率的制品最高精度（按SJ/T10628—1995）可达3级，中档精度可达4级～5级，高收缩率的制品最高精度可达5级～6级。(www.xing528.com)

在塑料中，无定形料收缩率小于结晶料，热固性塑料小于热塑性料；增强（或填充）料可大大降低成型收缩率，但增强料取向性明显，而且通常垂直方向大于平行方向。在热塑性塑料中，PA1010、PP、HDPE、POM都为高收缩率塑料，PS、HIPS、PC、PPO、HPVC、PPS、PSF、ABS、PMMA等塑料均为中、小收缩率塑料。

在手册或相关资料中报道的塑料成型收缩率数据，都是在特定条件下用试样测定的，由于测试条件不同，提供的数据也不同，即使同一种材料数据差别也很大，如PP塑料成型收缩率数据有1%～2%、1%～2.5%、1%～3%等多个，使用者难以抉择。

成型收缩率数据的选择必须结合制品结构、形状、尺寸（尤其是壁厚）等的具体情况而定，对壁厚者，应选大收缩率；塑件高度方向与水平方向收缩也不等，需酌情择取，必要时应作试样测定后再择取。

除上述的一般性能外，还有塑料中聚合物的各种形态、极性或非极性、大分子链结构、结晶取向性等一般性能，其内容将于有关章节介绍，这里不再赘述。