淺談塑膠製品的後收縮

塑膠分成兩大類塑脂，結晶性塑膠與非結晶性塑膠。

塑膠製品，自射出成型製程至製品的使用過程中，會有尺寸變化的收縮過程，姑且不論某幾種材料會有後吸濕造成的尺寸變化，單就大部分的材料當中，就有製程當中因流體轉為固體的密度改變而造成的收縮與冷卻定形後的後收縮。

結晶性樹脂的成型品內部混雜有結晶部分和非結晶的部分，由於結晶是隨機性分子鏈，會有規則地排列，因此樹脂在開始排列下，體積會縮小，這種現象即為收縮，是屬於比較大的收縮。

在後收縮的部分，也就是塑膠製品冷卻定形後，已經從熔融的流體冷卻定形，看似尺寸已經穩定，但是塑膠製品還存在後收縮，結晶性塑膠與非結晶性塑膠，兩者相較之下，結晶性塑膠因分子鏈的關係，存在著比非結晶性塑膠有更大的後收縮。

結晶性塑膠

結晶性塑膠也稱高分子結晶，是高分子鏈部分排列起來的過程，在此過程中，高分子鏈堆疊排列起來，形成排列有序的區域，這樣的區域稱為片晶。結晶影響高分子材料的光學、力學、熱性能和化學性質。結晶度可通過多種分析方法測定，大部分的結晶性材料一般在10%到80%之間，因此，結晶高分子常被稱之為半結晶高分子，而液晶材料LCP則是屬於高結晶的高分子材料。結晶性高分子的性質除了通過結晶度表徵，還通過分子鏈的堆疊排列大小和取向來表徵。然而高分子的結晶體是否結晶則有賴於其分子結構—主鏈上的側基均勻分布，則有利於結晶化。比如，等規立構的聚丙烯比無規立構的聚丙烯更加容易結晶。無規立構的高分子如果側鏈很小，也可以提高結晶度，如乙烯基高分子，如果取代的側鏈很大，則不容易結晶，會降低結晶度。

熔融的樹脂一旦固化，其分子鏈就會被定形固定下來，且固體成型品中的結晶部分／未結晶部分的比例也似乎不再變化，然後實際情況則是，成型品遇到某種程度的高溫時，或遇到外力的影響下，未結晶部分的分子鏈有時會再重新排列，從而出現結晶現象。其結果就是成型品的體積會再縮小。這種現象稱為後收縮。後收縮容易導致尺寸還有變化、凹痕、翹曲等不良現象。

成型品的使用環境溫度偏高時，較容易導致後收縮。製程當中若使用急冷固化，有時會導致樹脂的結晶不完全，達不到原定預期的結晶度，從而容易引起後收縮，更甚者會影響製品的光學、力學、熱性能和化學性質。

製程影響結晶的因素？

1）高分子鏈的結構當中，對稱性好、僅有主鏈而無支鏈、或支鏈很少或側鏈較小的，大分子間作用力大的高分子容易相互靠緊，就容易發生結晶。

2）溫度的影響，高分子從無序的無規移動到正在結合的晶體表面，模溫較高時則可以緩慢自高溫熔體降溫至定形，因而提高了高分子的活動性，從而加快了結晶速度。

3）壓力的影響，在冷卻過程中如果有外力的作用，也能促進樹脂聚合物的結晶化，故生產中可調高熔體的壓力和定形的壓力來控制結晶性塑膠的結晶度。

4）添加晶核劑，由於低溫有利於快速形核，但卻減慢了晶粒的成長，因此為了消除這一矛盾，在成型材料中加入晶核劑、形核劑，這樣可使得結晶性塑膠能在高模溫下快速結晶。

後處理提高結晶的方式

若要防止因結晶不完全而造成的後收縮，應在實際使用成型品前，使之充分結晶化。

具體來說，可選擇下述的條件擇一進行：

1-  要比使用製品時的環境溫度再高20℃左右的溫度，但不可高於下方第二條件的溫度。

2-  用比材料的熱變形溫度低約15℃左右。

在上述的條件擇一，這樣的條件環境下靜置2~3小時，然後再使其自然冷卻至環境溫度，這過程稱為退火處理。如果在經過退火處理後，製品的尺寸已落在公差範圍內，多數的情況下，通常不會再發生尺寸的大變化，而經過退火處理的製品，不論在力學、熱性能或化學性質，都會較未退火處理前的高。