Tabulka rychlostí smršťování plastů (data pro rok 2025)

Úvod do smršťování forem

Smršťování forem je zmenšení rozměrů, ke kterému dochází, když se roztavený plast ochladí a ztuhne v dutině vstřikovací formy. Tato rozměrová změna je základní pro navrhování vstřikování a přímo ovlivňuje kvalitu dílů, jejich vhodnost a funkčnost. Pochopení a kompenzace smršťování je nezbytné pro výrobu přesných, vzájemně zaměnitelných dílů.

Rychlosti smršťování se výrazně liší mezi typy polymerů, podmínkami zpracování a geometrií dílů. Tento vyčerpávající příručka pro rok 2025 poskytuje nejaktuálnější data o smršťování pro hlavní inženýrské polymery, umožňující přesné navrhování forem a optimalizaci procesu.

Data prezentovaná zde představují průmyslové standardy založené na metodologii testování ASTM D955 a specifikacích výrobců pro třídy materiálů pro rok 2025. Všechny hodnoty jsou vyjádřeny jako procento rozměrnosti dutiny formy.

Amorfní vs. polo-krystalické polymery

Chování smršťování polymerů je zásadně určováno molekulární strukturou a charakteristikami krystalizace:

Amorfní polymery

Vlastnosti: Izotropní smršťování (rovnoměrné ve všech směrech), nižší rychlosti smršťování (0.4-0.8%), chování při skleném přechodu, rozměrová stabilita v teplotních rozmezích.

Příklady: ABS, PC, PS, PMMA, PVC, SAN

Vzor smršťování: Převážně tepelná kontrakce s minimálními efekty krystalizace

Polo-krystalické polymery

Vlastnosti: Anizotropní smršťování (závislé na směru), vyšší rychlosti smršťování (1.0-3.0%), krystalizace během chlazení, orientační efekty z toku, smršťování po vstřikování.

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

Vzor smršťování: Tepelná kontrakce + smršťování z krystalizace + orientační efekty

Faktory ovlivňující rychlosti smršťování

Několik faktorů zpracování a materiálů ovlivňuje konečnou rychlost smršťování:

Parametry zpracování

• Tlak lisování: Vyšší tlak = nižší smršťování (více materiálu je lisováno)
• Teplota taveniny: Vyšší teplota = mírně vyšší smršťování
• Teplota formy: Vyšší teplota formy = nižší smršťování (lepší lisování)
• Čas chlazení: Delší chlazení = nižší smršťování po vstřikování
• Čas držení tlaku: Kritický pro polo-krystalické materiály

Faktory navrhování dílů

• Síla stěn: Silnější sekce = vyšší smršťování
• Délka toku: Delší tok = vyšší orientace = anizotropní smršťování
• Umístění vstřiku: Ovlivňuje účinnost lisování a orientaci
• Žebra a bossy: Různé rychlosti smršťování vs. hlavní stěny

Faktory materiálů

• Obsah plniva: Skleněná/minerální plniva snižují smršťování
• Obsah vlhkosti: Ovlivňuje krystalizaci u některých polymerů
• Úroveň recyklátu: Může zvýšit variabilitu smršťování
• Třída materiálu: Různé formulace mají různé smršťování

Vyčerpávající tabulka smršťování (2025)

Následující tabulka poskytuje vyčerpávající data o rychlostech smršťování pro hlavní inženýrské polymery. Všechny hodnoty jsou založeny na specifikacích materiálů pro rok 2025 a standardních podmínkách zpracování (teplota taveniny: doporučená, teplota formy: 60-80°C, tlak lisování: optimální).

Polymer	Třída/Typ	Rozsah smršťování (%)	Typická hodnota (%)	Poznámky
Polypropylen (PP)	Homo-polymer	1.0 - 2.5	1.5 - 2.0	Vyšší se zvýšenou krystalinitou
Polypropylen (PP)	Kopolymer	1.2 - 2.8	1.8 - 2.3	Obsah ethylenu ovlivňuje smršťování
Polypropylen (PP)	30% sklo plněný	0.3 - 0.8	0.4 - 0.6	Anizotropní kvůli orientaci vláken
Polyethylen (PE)	HDPE	1.5 - 3.0	2.0 - 2.5	Hustota ovlivňuje krystalizaci
Polyethylen (PE)	LDPE	1.0 - 2.5	1.5 - 2.0	Nižší hustota = nižší smršťování
Polyethylen (PE)	LLDPE	1.2 - 2.8	1.8 - 2.3	Lineární struktura ovlivňuje tok
Akrylonitril butadien styren (ABS)	Obecného použití	0.4 - 0.7	0.5 - 0.6	Izotropní vzor smršťování
Akrylonitril butadien styren (ABS)	Vysoká rázová houževnatost	0.4 - 0.8	0.5 - 0.7	Obsah kaučuku mírně zvyšuje smršťování
Akrylonitril butadien styren (ABS)	20% sklo plněný	0.2 - 0.5	0.3 - 0.4	Vláknové vyztužení snižuje smršťování
Polykarbonát (PC)	Obecného použití	0.5 - 0.8	0.6 - 0.7	Vysoká teplota formy snižuje smršťování
Polykarbonát (PC)	20% sklo plněný	0.2 - 0.5	0.3 - 0.4	Skleněná vlákna omezují smršťování
Polykarbonát (PC)	Odolný proti ohni	0.5 - 0.9	0.6 - 0.8	Přísady mohou ovlivnit smršťování
Polyamid 6 (PA6)	Neplněný	0.8 - 1.5	1.0 - 1.3	Hydrolýza ovlivňuje rozměrovou stabilitu
Polyamid 6 (PA6)	30% sklo plněný	0.3 - 0.8	0.4 - 0.6	Orientace vláken způsobuje anizotropii
Polyamid 6 (PA6)	Minerálně plněný	0.5 - 1.0	0.7 - 0.9	Minerální plniva snižují, ale neeliminují
Polyamid 66 (PA66)	Neplněný	0.8 - 1.6	1.1 - 1.4	Vyšší krystalinita než PA6
Polyamid 66 (PA66)	33% sklo plněný	0.3 - 0.9	0.4 - 0.7	Běžná inženýrská třída
Polybutylen tereftalát (PBT)	Neplněný	0.8 - 1.6	1.2 - 1.4	Rychlá krystalizace
Polybutylen tereftalát (PBT)	30% sklo plněný	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Nízké smršťování pro přesné díly
Polyethylen tereftalát (PET)	Neplněný	0.2 - 0.8	0.3 - 0.6	Sušení je kritické pro konzistenci
Polyethylen tereftalát (PET)	30% sklo plněný	0.1 - 0.4	0.2 - 0.3	Velmi nízké aplikace smršťování
Polyoxymethylen (POM)	Homo-polymer	1.8 - 2.5	2.0 - 2.3	Materiál s vysokou krystalinitou
Polyoxymethylen (POM)	Kopolymer	1.5 - 2.2	1.8 - 2.0	Lepší tepelná stabilita
Polyoxymethylen (POM)	20% sklo plněný	0.5 - 1.2	0.7 - 1.0	Snížené smršťování vs. neplněný
Polystyren (PS)	Obecného použití	0.3 - 0.7	0.4 - 0.6	Nízké smršťování, dobrá rozměrová stabilita
Polystyren (PS)	Vysoká rázová houževnatost (HIPS)	0.3 - 0.8	0.4 - 0.7	Obsah kaučuku mírně zvyšuje smršťování
Polymethyl methakrylát (PMMA)	Obecného použití	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Velmi nízké smršťování, vynikající optika
Polyvinyl chlorid (PVC)	Tuhý	0.2 - 0.6	0.3 - 0.5	Tepelná roztažnost ovlivňuje rozměry
Polyvinyl chlorid (PVC)	Plasticizovaný	0.8 - 2.0	1.0 - 1.5	Migrace plasticizeru způsobuje změny
Styren akrylonitril (SAN)	Obecného použití	0.3 - 0.7	0.4 - 0.6	Podobný PS, ale chemicky odolný
Termoplastický elastomer (TPE)	SBS/SEBS	0.8 - 2.0	1.0 - 1.5	Měkké třídy mají vyšší smršťování
Termoplastický elastomer (TPE)	TPU	0.5 - 1.2	0.7 - 1.0	Polyester vs. polyether ovlivňuje smršťování

Vzorce pro výpočet smršťování

Rozměry forem musí být vypočítány tak, aby se kompenzovalo smršťování. Základní vzorec je:

Základní vzorec rozměru formy

Rozměr formy = Rozměr dílu × (1 + Rychlost smršťování)

Kde rychlost smršťování je vyjádřena jako desetinná hodnota (např. 0.02 pro 2% smršťování)

Úvahy o anizotropním smršťování

U polo-krystalických polymerů se smršťování liší podle směru:

• Směr toku: Nižší smršťování kvůli molekulární orientaci
• Příčný směr k toku: Vyšší smršťování kolmo na tok
• Přes tloušťku: Nejvyšší smršťování přes tloušťku stěny

Vzorec diferenciálního smršťování

Faktor smršťování = 1 + (S_tok + S_příčný + S_tloušťka) / 3

Kde:

• S_tok = smršťování ve směru toku
• S_příčný = smršťování kolmo na tok
• S_tloušťka = smršťování přes tloušťku

Odhad smršťování po vstřikování

U polo-krystalických polymerů dochází k dodatečnému smršťování po vyjmutí z formy:

Smršťování po vstřikování (%) = Počáteční smršťování × (1 - exp(-t/τ))

Kde:

• t = čas po vstřikování
• τ = konstanta relaxačního času (specifická pro materiál)

Chování smršťování po vstřikování

Mnoho polymerů pokračuje ve smršťování po vyjmutí z formy. Toto smršťování po vstřikování je obzvláště významné pro polo-krystalické polymery.

Časově závislé smršťování

• Počáteční (0-24 hodin): 20-40% celkového smršťování po vstřikování
• Krátkodobé (1-7 dnů): 50-70% celkového smršťování po vstřikování
• Dlouhodobé (týdny-měsíce): Konečná stabilizace

Environmentální faktory

• Teplota: Vyšší teploty urychlují smršťování
• Vlhkost: Ovlivňuje hydroskopické polymery (PA, PBT)
• Relaxace napětí: Vnitřní napětí se uvolňují v čase

Kritické polymery pro smršťování po vstřikování

Polymer	Smršťování po vstřikování (%)	Čas do stabilizace
PP homo-polymer	0.1 - 0.3	2-4 týdny
PA6	0.2 - 0.5	1-3 týdny
PA66	0.3 - 0.6	2-4 týdny
PBT	0.1 - 0.3	1-2 týdny
POM	0.2 - 0.4	3-6 týdnů

Strategie kompenzace při navrhování forem

Efektivní kompenzace smršťování vyžaduje pochopení geometrie dílů a chování materiálu:

Kompenzace tloušťky stěn

Smršťování se zvyšuje s tloušťkou stěn. Kompenzační faktor:

K_tloušťka = 1 + S × (1 + 0.01 × (h - h_ref))

Kde:

• S = základní rychlost smršťování
• h = skutečná tloušťka stěny
• h_ref = referenční tloušťka (2-3mm)

Úvahy o délce toku

Dlouhé délky toku způsobují molekulární orientaci a diferenciální smršťování:

• Krátké toky (L/t < 50): Izotropní smršťování
• Střední toky (L/t = 50-150): Mírná anizotropie
• Dlouhé toky (L/t > 150): Významné diferenciální smršťování

Navrhování žeber a bossů

Žebra se smršťují odlišně než hlavní stěny kvůli různým rychlostem chlazení:

• Smršťování žeber: 10-20% vyšší než sousední stěny
• Smršťování bossů: 5-15% nižší kvůli lepšímu lisování
• Pravidlo navrhování: Použít úhly vyjmutí k přizpůsobení diferenciálního smršťování

Optimalizace parametrů zpracování

Podmínky zpracování významně ovlivňují konečné smršťování:

Optimalizace tlaku lisování

Nedostatečný tlak lisování vede k nadměrnému smršťování. Pokyny:

• Amorfní polymery: Lisovat na 95-98% teoretické hustoty
• Polo-krystalické polymery: Lisovat na 98-99% teoretické hustoty
• Profil tlaku: Vysoký počáteční tlak, postupný pokles

Kontrola teploty formy

Vyšší teploty formy snižují smršťování tím, že umožňují lepší lisování:

• ABS/PC: 80-100°C pro minimální smršťování
• PA/PBT: 90-120°C pro kontrolu krystalizace
• PE/PP: 40-60°C pro vyvážení chlazení a smršťování

Optimalizace času chlazení

Dostatečný čas chlazení zajišťuje rozměrovou stabilitu:

• Tenká stěna (< 2mm): 10-20 sekund času chlazení
• Střední stěna (2-4mm): 20-40 sekund času chlazení
• Silná stěna (> 4mm): 40-80 sekund času chlazení

Odstraňování problémů se smršťováním

Běžné problémy související se smršťováním a řešení:

Nadměrné smršťování

• Příčina: Nízký tlak lisování, krátký čas držení, nízká teplota formy
• Řešení: Zvětšit tlak lisování o 10-20%, prodloužit čas držení, zvýšit teplotu formy
• Rada Tederic: Použít uzavřenou kontrolu tlaku pro konzistentní lisování

Diferenciální smršťování

• Příčina: Nerovnoměrné chlazení, nesprávné umístění vstřiku, dlouhé délky toku
• Řešení: Optimalizovat rozložení chlazení, přemístit vstřiky, přidat konformní chladicí kanály
• Rada Tederic: Implementovat kontrolu teploty variotermní formy pro rovnoměrné smršťování

Rozměrové změny po vstřikování

• Příčina: Nedostatečná krystalizace, absorpce vlhkosti, relaxace napětí
• Řešení: Zvětšit čas chlazení, zajistit správné sušení, použít temperování pro uvolnění napětí
• Rada Tederic: Implementovat měření rozměrů po vstřikování a kontrolu s zpětnou vazbou

Nekonzistentní smršťování

• Příčina: Variace materiálů, teplotní výkyvy, nekonzistence strojů
• Řešení: Použít konzistentní šarže materiálů, stabilizovat teploty procesu, kalibrovat stroj
• Rada Tederic: Aplikovat senzory Industry 4.0 pro monitorování smršťování v reálném čase

Shrnutí a klíčové závěry

Kompenzace smršťování je kritická pro výrobu dílů s přesnými rozměry při vstřikování. Data pro rok 2025 prezentovaná zde představují nejaktuálnější průmyslové standardy pro hlavní inženýrské polymery.

Klíčové body:

• Amorfní polymery: 0.2-0.8% smršťování, izotropní chování
• Polo-krystalické polymery: 0.8-3.0% smršťování, anizotropní chování
• Plněné polymery: 0.1-1.0% smršťování, snížené vyztužením vláknem
• Faktory zpracování: Tlak lisování je nejkritičtější pro kontrolu smršťování
• Smršťování po vstřikování: Významné pro polo-krystalické materiály (týdny do stabilizace)

Vzorec pro navrhování forem: Rozměr formy = Rozměr dílu × (1 + Rychlost smršťování)

Vždy ověřte rychlosti smršťování u vašeho konkrétního dodavatele materiálů, protože formulace se mohou lišit. Použijte tuto referenční tabulku jako výchozí bod pro navrhování forem a vývoj procesu.

Výhoda Tederic: Naše moderní stroje pro vstřikování s uzavřenou kontrolou a možnostmi variotermních forem zajišťují konzistentní smršťování a rozměrovou přesnost u všech typů polymerů.