Таблица със скорости на свиване на пластмасите (данни за 2025)

Въведение в свиването в форми

Свиването в форми е намаляването на размерите, което настъпва, когато разтопеният пластмас се охлажда и втвърдява в кухината на инжекционната форма. Тази размерна промяна е фундаментална за проектирането на инжекционно формоване и директно влияе върху качеството на детайлите, тяхната годност и функционалност. Разбирането и компенсирането на свиването е от съществено значение за производството на точни, взаимозаменяеми детайли.

Скоростите на свиване варират значително между типовете полимери, условията за обработка и геометрията на детайлите. Този изчерпателен справочник за 2025 г. предоставя най-актуалните данни за свиване на основните инженерни полимери, позволявайки точно проектиране на форми и оптимизация на процеса.

Представените данни представляват индустриални стандарти въз основа на методологията за тестване ASTM D955 и спецификациите на производителите за градациите материали за 2025 г. Всички стойности са изразени като процент от размерността на кухината на формата.

Аморфни срещу полу-кристални полимери

Поведението на свиване на полимерите се определя фундаментално от молекулярната структура и характеристиките на кристализация:

Аморфни полимери

Характеристики: Изотропно свиване (равномерно във всички посоки), по-ниски скорости на свиване (0.4-0.8%), поведение при стъклопреход, размерна стабилност в температурни диапазони.

Примери: ABS, PC, PS, PMMA, PVC, SAN

Модел на свиване: Предимно термично свиване с минимални ефекти от кристализация

Полу-кристални полимери

Характеристики: Анизотропно свиване (зависимо от посоката), по-високи скорости на свиване (1.0-3.0%), кристализация по време на охлаждане, ориентационни ефекти от поток, свиване след формоване.

Примери: PP, PE, PA6, PA66, PBT, PET, POM

Модел на свиване: Термично свиване + свиване от кристализация + ориентационни ефекти

Фактори, влияещи на скоростите на свиване

Няколко фактора за обработка и материали влияят на окончателната скорост на свиване:

Параметри за обработка

• Налягане на уплътняване: По-високо налягане = по-ниско свиване (повече материал е уплътнен)
• Температура на разтопения материал: По-висока температура = леко по-високо свиване
• Температура на формата: По-висока температура на формата = по-ниско свиване (по-добро уплътняване)
• Време за охлаждане: По-дълго охлаждане = по-ниско свиване след формоване
• Време на задържане на налягането: Критично за полу-кристални материали

Фактори за проектиране на детайли

• Дебелина на стените: По-дебели секции = по-високо свиване
• Дължина на поток: По-дълъг поток = по-висока ориентация = анизотропно свиване
• Местоположение на входа: Влияе върху ефективността на уплътняване и ориентация
• Ребра и босове: Различни скорости на свиване спрямо основните стени

Фактори за материали

• Съдържание на пълнители: Стъкло/минерални пълнители намаляват свиването
• Съдържание на влага: Влияе върху кристализацията при някои полимери
• Ниво на рециклат: Може да увеличи вариабилността на свиване
• Градация на материала: Различни формулации имат различно свиване

Изчерпателна таблица със скорости на свиване (2025)

Следващата таблица предоставя изчерпателни данни за скорости на свиване на основните инженерни полимери. Всички стойности се основават на спецификации за материали за 2025 г. и стандартни условия за обработка (температура на разтопения материал: препоръчителна, температура на формата: 60-80°C, налягане на уплътняване: оптимално).

Полимер	Градация/Тип	Диапазон на свиване (%)	Типична стойност (%)	Бележки
Полипропилен (PP)	Хомо-полимер	1.0 - 2.5	1.5 - 2.0	По-високо с увеличена кристалинност
Полипропилен (PP)	Кополиомер	1.2 - 2.8	1.8 - 2.3	Съдържанието на етилен влияе върху свиването
Полипропилен (PP)	30% стъкло напълнен	0.3 - 0.8	0.4 - 0.6	Анизотропно поради ориентация на влакната
Полиетилен (PE)	HDPE	1.5 - 3.0	2.0 - 2.5	Плътността влияе върху кристализацията
Полиетилен (PE)	LDPE	1.0 - 2.5	1.5 - 2.0	По-ниска плътност = по-ниско свиване
Полиетилен (PE)	LLDPE	1.2 - 2.8	1.8 - 2.3	Линейна структура влияе върху потока
Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS)	Общо предназначение	0.4 - 0.7	0.5 - 0.6	Изотропен модел на свиване
Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS)	Висока ударна якост	0.4 - 0.8	0.5 - 0.7	Съдържанието на каучук леко увеличава свиването
Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS)	20% стъкло напълнен	0.2 - 0.5	0.3 - 0.4	Укрепване с влакна намалява свиването
Поликарбонат (PC)	Общо предназначение	0.5 - 0.8	0.6 - 0.7	Висока температура на формата намалява свиването
Поликарбонат (PC)	20% стъкло напълнен	0.2 - 0.5	0.3 - 0.4	Стъклените влакна ограничават свиването
Поликарбонат (PC)	Устойчив на огън	0.5 - 0.9	0.6 - 0.8	Добавките могат да влияят върху свиването
Полиамид 6 (PA6)	Ненапълнен	0.8 - 1.5	1.0 - 1.3	Хидролизата влияе върху размерната стабилност
Полиамид 6 (PA6)	30% стъкло напълнен	0.3 - 0.8	0.4 - 0.6	Ориентацията на влакната причинява анизотропия
Полиамид 6 (PA6)	Минерално напълнен	0.5 - 1.0	0.7 - 0.9	Минералните пълнители намаляват, но не елиминират
Полиамид 66 (PA66)	Ненапълнен	0.8 - 1.6	1.1 - 1.4	По-висока кристалинност от PA6
Полиамид 66 (PA66)	33% стъкло напълнен	0.3 - 0.9	0.4 - 0.7	Често срещана инженерингова градация
Полибутилен терефталат (PBT)	Ненапълнен	0.8 - 1.6	1.2 - 1.4	Бърза кристализация
Полибутилен терефталат (PBT)	30% стъкло напълнен	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Ниско свиване за прецизни детайли
Полиетилен терефталат (PET)	Ненапълнен	0.2 - 0.8	0.3 - 0.6	Сушенето е критично за последователност
Полиетилен терефталат (PET)	30% стъкло напълнен	0.1 - 0.4	0.2 - 0.3	Много ниски приложения за свиване
Полиоксиметилен (POM)	Хомо-полимер	1.8 - 2.5	2.0 - 2.3	Материал с висока кристалинност
Полиоксиметилен (POM)	Кополиомер	1.5 - 2.2	1.8 - 2.0	По-добра термична стабилност
Полиоксиметилен (POM)	20% стъкло напълнен	0.5 - 1.2	0.7 - 1.0	Намалено свиване спрямо ненапълнен
Полистирен (PS)	Общо предназначение	0.3 - 0.7	0.4 - 0.6	Ниско свиване, добра размерна стабилност
Полистирен (PS)	Висока ударна якост (HIPS)	0.3 - 0.8	0.4 - 0.7	Съдържанието на каучук леко увеличава свиването
Полиметил метакрилат (PMMA)	Общо предназначение	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Много ниско свиване, отлична оптика
Поливинил хлорид (PVC)	Твърд	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Термичното разширение влияе върху размерите
Поливинил хлорид (PVC)	Пластифициран	0.8 - 2.0	1.0 - 1.5	Миграцията на пластификатор причинява промени
Стирен акрилонитрил (SAN)	Общо предназначение	0.3 - 0.7	0.4 - 0.6	Подобен на PS, но химически устойчив
Термопластичен еластомер (TPE)	SBS/SEBS	0.8 - 2.0	1.0 - 1.5	Меките градации имат по-високо свиване
Термопластичен еластомер (TPE)	TPU	0.5 - 1.2	0.7 - 1.0	Полиестер срещу полиетер влияе върху свиването

Формули за изчисление на свиване

Размерите на формите трябва да се изчислят, за да се компенсира свиването. Основната формула е:

Основна формула за размер на форма

Размер на форма = Размер на детайл × (1 + Скорост на свиване)

Където скоростта на свиване е изразена като десетична стойност (напр. 0.02 за 2% свиване)

Съображения за анизотропно свиване

За полу-кристални полимери свиването варира по посока:

• Посока на поток: По-ниско свиване поради молекулярна ориентация
• Посока напречно на поток: По-високо свиване перпендикулярно на потока
• През дебелината: Най-високо свиване през дебелината на стената

Формула за диференциално свиване

Фактор на свиване = 1 + (S_поток + S_напречно + S_дебелина) / 3

Където:

• S_поток = свиване в посока на поток
• S_напречно = свиване перпендикулярно на поток
• S_дебелина = свиване през дебелината

Оценка на свиване след формоване

За полу-кристални полимери допълнително свиване настъпва след изваждане от формата:

Свиване след формоване (%) = Първоначално свиване × (1 - exp(-t/τ))

Където:

• t = време след формоване
• τ = константа на време за релаксация (специфична за материала)

Поведение на свиване след формоване

Много полимери продължават да се свиват след изваждане от формата. Това свиване след формоване е особено значимо за полу-кристални полимери.

Зависимо от времето свиване

• Първоначално (0-24 часа): 20-40% от общото свиване след формоване
• Краткосрочно (1-7 дни): 50-70% от общото свиване след формоване
• Дългосрочно (седмици-месеци): Финална стабилизация

Екологични фактори

• Температура: По-високите температури ускоряват свиването
• Влажност: Влияе върху хиgroскопичните полимери (PA, PBT)
• Релаксация на напреженията: Вътрешните напрежения се отпускат с времето

Критични полимери за свиване след формоване

Полимер	Свиване след формоване (%)	Време до стабилизация
PP хомо-полимер	0.1 - 0.3	2-4 седмици
PA6	0.2 - 0.5	1-3 седмици
PA66	0.3 - 0.6	2-4 седмици
PBT	0.1 - 0.3	1-2 седмици
POM	0.2 - 0.4	3-6 седмици

Стратегии за компенсация при проектиране на форми

Ефективната компенсация на свиването изисква разбиране на геометрията на детайлите и поведението на материала:

Компенсация на дебелина на стени

Свиването се увеличава с дебелината на стените. Фактор за компенсация:

K_дебелина = 1 + S × (1 + 0.01 × (h - h_реф))

Където:

• S = основна скорост на свиване
• h = действителна дебелина на стена
• h_реф = референтна дебелина (2-3мм)

Съображения за дължина на поток

Дългите дължини на поток причиняват молекулярна ориентация и диференциално свиване:

• Къси потоци (L/t < 50): Изотропно свиване
• Средни потоци (L/t = 50-150): Умерена анизотропия
• Дълги потоци (L/t > 150): Значително диференциално свиване

Проектиране на ребра и босове

Ребрата се свиват по различен начин от основните стени поради различни скорости на охлаждане:

• Свиване на ребра: 10-20% по-високо от съседните стени
• Свиване на босове: 5-15% по-ниско поради по-добро уплътняване
• Правило за проектиране: Използвайте ъгли за изваждане, за да се съобразите с диференциалното свиване

Оптимизация на параметрите за обработка

Условията за обработка значително засягат окончателното свиване:

Оптимизация на налягане за уплътняване

Недостатъчното налягане за уплътняване води до прекомерно свиване. Насоки:

• Аморфни полимери: Уплътнете до 95-98% от теоретичната плътност
• Полу-кристални полимери: Уплътнете до 98-99% от теоретичната плътност
• Профил на налягане: Високо начално налягане, постепенен спад

Контрол на температурата на формата

По-високите температури на формата намаляват свиването, като позволяват по-добро уплътняване:

• ABS/PC: 80-100°C за минимално свиване
• PA/PBT: 90-120°C за контрол на кристализация
• PE/PP: 40-60°C за баланс между охлаждане и свиване

Оптимизация на време за охлаждане

Достатъчното време за охлаждане осигурява размерна стабилност:

• Тънки стени (< 2мм): 10-20 секунди време за охлаждане
• Средни стени (2-4мм): 20-40 секунди време за охлаждане
• Дебели стени (> 4мм): 40-80 секунди време за охлаждане

Отстраняване на проблеми със свиването

Често срещани проблеми, свързани със свиването, и решения:

Прекомерно свиване

• Причина: Ниско налягане за уплътняване, кратко време на задържане, ниска температура на форма
• Решение: Увеличете налягането за уплътняване с 10-20%, удължете времето на задържане, повишете температурата на формата
• Съвет на Tederic: Използвайте затворен контрол на налягането за последователно уплътняване

Диференциално свиване

• Причина: Неравномерно охлаждане, неправилно местоположение на вход, дълги дължини на поток
• Решение: Оптимизирайте оформлението за охлаждане, преместете входовете, добавете конформни канали за охлаждане
• Съвет на Tederic: Внедрете контрол на температурата на вариотермна форма за равномерно свиване

Размерни промени след формоване

• Причина: Недостатъчна кристализация, абсорбция на влага, релаксация на напреженията
• Решение: Увеличете времето за охлаждане, осигурете правилно сушене, използвайте отгряване за облекчаване на напреженията
• Съвет на Tederic: Внедрете измерване на размери след формоване и контрол с обратна връзка

Непоследователно свиване

• Причина: Вариации на материала, температурни колебания, несъответствия на машини
• Решение: Използвайте последователни партиди материали, стабилизирайте температурите на процеса, калибрирайте машината
• Съвет на Tederic: Приложете сензори от Industry 4.0 за мониторинг на свиване в реално време

Обобщение и основни изводи

Компенсацията на свиването е критична за производството на детайли с точни размери при инжекционно формоване. Данните за 2025 г., представени тук, представляват най-актуалните индустриални стандарти за основните инженерни полимери.

Основни точки:

• Аморфни полимери: 0.2-0.8% свиване, изотропно поведение
• Полу-кристални полимери: 0.8-3.0% свиване, анизотропно поведение
• Напълнени полимери: 0.1-1.0% свиване, намалено от армиране с влакна
• Фактори за обработка: Налягането за уплътняване е най-критично за контрол на свиване
• Свиване след формоване: Значително за полу-кристални материали (седмици до стабилизиране)

Формула за проектиране на форми: Размер на форма = Размер на детайл × (1 + Скорост на свиване)

Винаги проверявайте скоростите на свиване с вашия конкретен доставчик на материали, тъй като формулациите могат да варират. Използвайте тази справочна таблица като отправна точка за проектиране на форми и развитие на процеса.

Предимство на Tederic: Нашите модерни машини за инжекционно формоване със затворен контрол и възможности за вариотермни форми осигуряват последователно свиване и размерна точност при всички типове полимери.