塑料收缩的原因主要涉及以下几个方面:
热胀冷缩原理 :塑料在加热后会膨胀,在冷却后会收缩。这是由于塑料的分子在高温下活动能力增强,分子链之间的间隙增大,导致体积膨胀;而在冷却过程中,分子链活动能力减弱,分子链之间的间隙减小,体积随之收缩。化学结构变化:
塑料在成型过程中,其化学结构会发生变化。例如,热固性塑料在成型过程中,树脂分子由线形结构变为体形结构,体形结构的体积质量比线形结构的体积质量大,因此产生收缩。
残余应力:
塑件在成型过程中,由于受到成型压力和剪切力的作用,会产生残余应力。这些应力在塑件冷却过程中逐渐减小并重新分布,导致塑件发生再收缩,这种收缩称为后收缩。
取向收缩:
在塑料成型过程中,流动方向上会产生剪切应力,促使分子链取向。当熔融塑料冷却时,取向的分子链会被冻结,但由于分子链有恢复卷曲的趋势,取向方向上会产生收缩。取向收缩与内部应力大小有关,应力越大,取向收缩也越大。
结晶收缩:
对于结晶性塑料,结晶相变会引起显著的体积收缩。结晶性树脂在从熔融状态冷却固化时,伴随着大分子的结晶化,导致比体积减小而收缩。结晶度越高,结晶造成的收缩也越大。
浇口截面尺寸:
不同的模具浇口截面尺寸会影响塑料的收缩率。大尺寸浇口有助于提高型腔压力和延长浇口封闭时间,使更多熔体流入型腔,从而降低塑件的密度和收缩率。反之,小尺寸浇口会导致塑件密度增大,收缩率提高。
加工工艺条件
注塑温度:
较高的注塑温度会增加材料的流动性,但也会导致冷却后的收缩率增大。较低的注塑温度可以减小收缩率,但可能影响材料的流动性和填充性能。
保压压力和时间:较高的保压压力和较长的保压时间可以补偿制品因冷却而产生的体积收缩,从而降低收缩率。保压不足时,制品会出现较大的收缩。
冷却速度:快速冷却会使材料的收缩率增大,因为分子来不及充分松弛就被固定在冷却后的状态。缓慢冷却可以减小收缩率,但会延长生产周期。
制品设计因素
壁厚:制品壁厚越大,收缩率越高。厚壁部分冷却速度较慢,分子有更多时间进行排列和收缩。设计时应尽量使制品壁厚均匀,以减小收缩差异。
形状复杂程度:复杂的制品设计会增加成型过程中的应力分布和冷却难度,从而导致更大的收缩。设计时应尽量简化制品形状,减少应力集中和冷却不均匀。
综上所述,塑料收缩的原因是多方面的,包括热胀冷缩原理、化学结构变化、残余应力、取向收缩、结晶收缩、浇口截面尺寸、加工工艺条件和制品设计因素等。在实际应用中,可以通过调整这些因素来控制塑料的收缩率,以获得所需的尺寸精度和外观质量。