商品 荤 浅谈塑料制品加工中的收缩抑制 牟莲芬 （身份证号３２６０２１９７６０８１１３５０１浙江临海行业面对的问题，本文通过试验研究，阐述了减少和抑制收缩 ３１７０００） 【摘要】塑料制品在加工中会出现收缩现象是必须塑料 少量（Ｏ．２５％）的发泡剂（Ｓａｆｏａｍ？ＲＰＣ一４０），以免形成裂纹损伤 部件表面。 的方法和途径。 【关键词】塑料制品；收缩；试验；抑制 收缩是塑料加工过程中的大敌，特别是对于表面质量要求 较高的塑料制品，收缩更是一个顽疾。因此人们开发了各种技 术，以最大限度地减少收缩，提高产品质量。 形成收缩痕的原因可能有一个或多个，包括加工方法、部 件几何形状、材料的选择以及模具设计等。其中几何形状和材 料选择通常由原材料供应商决定，且不太容易改变。但是模具 制造商方面还有很多关于模具设计的因素可能影响到收缩。 一、抑制收缩的途径 减少和抑制塑料制品加工中的收缩，大概有两种途径：一 类可以称为取代材料法，另一类为去除热量法。取代材料法是 通过增加或减少可能收缩区域的材料用量来减少收缩痕。去除 热量法旨在快速地将可能产生收缩的区域的热量去除，从而减 少较薄区域和较厚区域产生的冷却不均的可能性。 我们采取５种取代材料法和三种去除热量法进行收缩抑 制研究： １．取代材料法：伸出式凸柱、圆头凸柱、带弹簧凸柱、气体 辅助成型和化学发泡。２．去除热量法铍一铜凸柱、铍一铜嵌 件以及特殊设计的热活动凸柱。评估的对象是待试部件中产生 的收缩痕的数量，待试部件为带有三角形凸起的制品。所有方 法比较的标准为标准工具——不锈钢凸柱。该测试工具能产生 壁厚为２．５ｍｍ的圆盘，凸柱高为２２．２５ｍｍ，直径为４．５ｍｍ， 壁厚为１．９ｍｍ，在底盘上有２ｍｍ的三角铁。 二、试验研究内容 １．试验设备和材料 成型设备为３５０ｔ的水平触动液压机，材料为日用电子产 品中常用的材料，也是收缩问题严重的材料，即ＧＥ的 ＰＣ，ＡＢＳ、Ｃｙｃｏｌｏｙ ＣＵ６８００和ＰＰＥ／ＰＳ、Ｎｏｒｙｌ ＰＸ５６２２。这两种 材料的加工范围均在产品技术参数建议范围的中间点。如果收 缩痕处于最小状态，可以下调填充量来引发更多收缩痕，以方 便度量并与经验方法进行比较。尽管收缩痕通常都是通过肉眼 来观察的，但是这些试验采用了一种机器对收缩痕的深度进行 了定量测量。 ２．试验内容 试验的标准技术之一是伸出式凸柱，即标准凸柱伸出进入 凸柱底部的壁里，从而减小壁厚并补偿凸柱中多余材料造成的 效果。试验中采用了两种伸出深度，分别为壁厚的２５％和 ５０％。另外一个试验采用了一种圆头而不是尖头的凸柱。这个 方法不是去除凸柱区域的材料，而是使得各区域的过渡更加连 贯。还有一种方法在顶出板和凸柱之间使用弹簧。弹簧使得部 件冷却后凸柱底下的材料仍处于压力状态，以使材料获得补偿 收缩的效果。结果会受到弹簧初始压力以及弹簧“刚性”的影 响，试验评估了这两种因素的影响。使用了两种不同刚度的弹 簧，对每种刚度的弹簧都施加了多种不同的初始压力。 化学发泡剂也在本次试验的评估内容里，因为化学发泡剂 的优势在于不用对工具进行任何改变。该方法的理论依据是在 较厚的区域也就是最可能产生收缩的区域发泡，发泡过程会产 生足够的局部压力以阻止收缩。当然，在发泡过程中只能使用 通过加工过的凸柱注射氨气来试验气体辅助成型，氮气在 通常容易出现收缩的区域形成气泡，这样就可以去除该区域的 材料用气泡里的气体来填充该区域。 为了实现热量快速转移，使用了一种由铍一铜构成的凸 柱，热传导速度远远超过不锈钢材料。该技术同样要求凸柱的 后端与巨大的热池连接，使得热量能够完全从凸柱的区域去 除。该方法的另一种方式是利用标准的不锈钢凸柱但是在凸柱 周围区域安装铍一铜的插件。这就要求对模具型腔进行充分的 修改，在该区域加工出一个小槽安装筋肋／凸柱结构。筋肋／凸 柱结构加工成的铍一铜型腔插件，安装在小槽里。热传导 速率高的插件会将凸柱区域的热量完全吸收并导入到工具中。 前两种方法采用的是被动的热去除方法，“热活动凸柱”包含了 一种流体将热区域的热量带走并分散到冷却装置。 ３．结果的比较 采用ＰＣ／ＡＢＳ材料时，五个试验方法产生的收缩比标准凸 柱产生的收缩少。所有的去除热量的方法效果很好，取代材料 的方法中只有加载弹簧的凸柱的方法比标准凸柱效果好，而弹 簧的预加载压力对性能的影响尤为突出。气体辅助方法的结果 不是决定性的：使用该种模具和材料，由于制品壁太薄，熔融一 冷却速度太快，从而气体渗透很难保持一致。发泡试验也没有 决定性的影响。部件表面明显的裂纹表明，在本方法还不能与 其他方法相提并论之前，应该减少发泡剂的数量。 使用ＰＰＥ／ＰＳ树脂时，加载弹簧的凸柱同样表现出色。其 他三种取代材料方法，包括伸出式凸柱法和气体辅助成型法效 果也比标准凸柱的效果好。对于去除热量法，只有铍一铜凸柱 方法比标准凸柱方法的效果好。 而圆头凸柱方法对于两种材料的效果都不好。意外的是伸 出式凸柱方法对于ＰＣ／ＡＢＳ材料而言效果很不好，而二十年 来，伸出式凸柱一直是推荐的方法。这些试验结果表明这些方 法对于不同材料而言效果并不是相同的。 最有趣的结果还是来自加载弹簧式凸柱的方法。对于两种 材料而言，适当使用弹簧的预压力，制品收缩性均得到了５０％ 的改善。弹簧钢性的影响似乎不如弹簧预压力的影响大。预压 力过小，塑料熔体将凸柱的背端推得太远，导致凸柱区域太多 材料滞留，从而导致收缩。弹簧预压力过大，在熔体的压力下不 会被压缩，效果和标准凸柱一样。测量筋肋结构附近的收缩痕 时，弹簧加载方法还显示了惊人的结果。尽管该方法旨在将凸 柱附近的收缩最小化，加工ＰＰＥ／ＰＳ材料时，相连的筋肋结构 处的收缩也得到了惊人的改善。可能是凸柱压缩时有效地将材 料填充进筋肋结构，从而减少了收缩。 不管结果如何，人们也不应就此低估气体辅助成型方法和 化学发泡剂方法。对于气体辅助成型，模具没有得到优化，有望 在较大尺寸部件中起到很好的效果，因为它能覆盖的区域比加 载弹簧凸柱覆盖的范围更大。而且，如前所述，这些试验中发泡 剂的配方也没有得到优化。 ４．结束语 塑料制品的收缩是不可避免的，但却是可以抑制的。通过 以上试验研究，初步探讨了塑料制品收缩的抑制方法和途径。 随着人们对塑料制品的需求不断增加，关于塑料制品收缩的研 究还会不断出现新的课题。 蘸 嚷 麓 憨巍
