ما أكثر أنواع المواد استخدامًا في القولبة بالحقن؟

المواد البلاستيكية شائعة الاستخدام لقولبة الحقن

المواد البلاستيكية الشائعة في تصنيع القولبة بالحقن تشمل ABS وPP وPET وPMMA وPE وPVC وPC وPS وغيرها. وتختلف خصائص كل مادة بلاستيكية، كما تختلف عملية القولبة بالحقن تبعًا لذلك.

نحن بحاجة إلى اختيار مواد بلاستيكية مختلفة وفقًا لخصائص المنتج واستخدام البيئة والجوانب الأخرى من المتطلبات.

هذه هي أهم ست مواد مستخدمة في الصناعة: بولي بروبيلين (PP) أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) بولي أميد (نايلون) بولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بولي كربونات (PC) مزيج ABS + PC (يستخدم في الغالب في حاويات الإلكترونيات).

تصنيف الخواص الفيزيائية والكيميائية للراتنجات

يتم تحديد الخصائص الفيزيائية الكيميائية الأساسية للبلاستيك من خلال طبيعة الراتنج. يمكن تصنيف الراتنجات إلى راتنجات طبيعية وأخرى من صنع الإنسان، والمعروفة أيضًا باسم الراتنجات الاصطناعية.

الراتنجات كلها عبارة عن بوليمرات، وهذه البوليمرات لها بنية جزيئية داخلية فريدة من نوعها وبنية جزيئية خارجية.

يحدد التركيب الداخلي للبوليمر الخواص الفيزيائية الكيميائية الأساسية للبوليمر. ويحدد التركيب الخارجي للبوليمر خواص المعالجة والخواص الفيزيائية والميكانيكية للبوليمر.

تصنيف الشكل الهيكلي للراتنج

يمكن تصنيف البوليمرات إلى بوليمرات غير متبلورة (غير متبلورة) وشبه بلورية وبلورية وفقًا للشكل الهيكلي بين السلاسل بعد التصلب. لذلك توجد أيضًا مواد بلاستيكية غير متبلورة وبلورية.

تتسم المواد البلاستيكية البلورية بعملية التنوي لتوليد الحبيبات أثناء التصلب، مما يشكل حالة جسم معينة. على سبيل المثال، البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي بروبيلين والبولي إيثيلين والبولي إيثيلين والبولي أوم وغيرها كلها مواد بلورية.

البلاستيك غير المتبلور في التصلب، لا توجد نواة وعملية نمو الحبيبات هي فقط سلسلة جزيئية حرة “متجمدة” مثل PS، PVC، PMMA، PC، إلخ.

تصنيف انعكاس الراتنج إلى الحرارة

وفقًا لانعكاس البلاستيك على الحرارة، يمكن تقسيم البلاستيك إلى فئتين: البلاستيك الملدن بالحرارة والبلاستيك المتصلد بالحرارة: يتميز البلاستيك الملدن بالحرارة بالتسخين يمكن تليينه وتبريده ليعود صلبًا.

يمكن تكرار هذه العملية القابلة للانعكاس عدة مرات. على سبيل المثال PS، PVC، PVC، PE، PP، POM، إلخ؛ بينما تتميز المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة بالقدرة على التحول إلى بلاستيك ذائب عند درجة حرارة معينة.

ولكن إذا واصلت رفع درجة الحرارة، فإن تمديد وقت التسخين الداخلي للبوليمر سيؤدي إلى الارتباط المتقاطع والتصلب. لا يمكن استخدام طريقة التسخين لجعلها لينة إلى الحالة الأصلية، ولا يمكن تكرار المعالجة. مثل الإيبوكسي والفيوران والأميني والفينول، إلخ.

تصنيف خصائص الاستخدام حول اللدائن المختلفة

عادة ما يتم تصنيف البلاستيك إلى ثلاثة أنواع: البلاستيك للأغراض العامة والبلاستيك الهندسي والبلاستيك الخاص.

(1) اللدائن متعددة الأغراض يُقصد بها عمومًا اللدائن كبيرة الإنتاج وواسعة الاستخدام والجيدة القابلية للتشكيل والمنخفضة السعر. وتشمل خمسة أنواع رئيسية هي البولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي فينيل كلوريد (PTFE)، والبولي ستايرين (PS)، وABS، وجميعها من اللدائن الحرارية.

(2) اللدائن الهندسية يُقصد بها عمومًا اللدائن القادرة على تحمل قوى خارجية معينة، والتي تتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة وثبات جيد للأبعاد، ويمكن استخدامها في المنشآت الهندسية، مثل البولي أميد والبولي سلفون وغيرهما.

ينقسم البلاستيك في الهندسة إلى فئتين:

A: اللدائن الهندسية العامة تشمل البولي أميد، والبولي أسيتال، والبولي كربونات، وأكسيد البولي فينيلين المعدل، والبوليستر الحراري، والبولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي، وبوليمر ميثيل بنتين، والبوليمر المشترك لكحول الفينيل، وغيرها.

B: اللدائن الهندسية الخاصة توجد منها أنواع متشابكة وغير متشابكة. وتشمل الأنواع المتشابكة بولي أمين بيس مالييميد، وبولي تريازين، وبولي إيميد متشابك، وراتنجات إيبوكسي مقاومة للحرارة وغيرها. أما غير المتشابكة فتشمل البولي سلفون، والبولي إيثر سلفون، وكبريتيد البولي فينيلين، والبولي إيميد، وبولي إيثر إيثر كيتون (PEEK)، وغيرها.

(3) اللدائن الخاصة يُقصد بها عمومًا اللدائن ذات الوظائف الخاصة التي يمكن استخدامها في الطيران والفضاء وغيرهما من التطبيقات المتخصصة. فاللدائن الفلورية والسيليكونات مثلًا تتمتع بمقاومة فائقة للحرارة العالية وخصائص تشحيم ذاتي، كما تتميز اللدائن المقواة والرغوية بقوة عالية وقدرة كبيرة على التخميد وخصائص خاصة أخرى؛ وتندرج هذه المواد ضمن فئة اللدائن الخاصة.

A. اللدائن المقواة: يمكن تقسيم المواد الخام لللدائن المقواة بحسب شكلها إلى ثلاثة أنواع: حبيبية، مثل اللدائن المقواة بالكالسيوم؛ وليفية، مثل اللدائن المقواة بالألياف الزجاجية أو النسيج الزجاجي؛ وصفائحية، مثل اللدائن المقواة بالميكا.

وفقًا للمادة يمكن تقسيمها إلى مواد بلاستيكية مقواة بالقماش (مثل البلاستيك المقوى بالخرق أو البلاستيك المقوى بالأسبستوس)، والبلاستيك المملوء بالمعادن غير العضوية (مثل البلاستيك المملوء بالكوارتز أو الميكا)، والبلاستيك المقوى بالألياف (مثل البلاستيك المقوى بألياف الكربون) ثلاثة.

B. المواد الرغوية: يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: صلبة وشبه صلبة ولينة.

الرغوة الصلبة ليست مرنة، وصلابة الضغط كبيرة جدًا، فقط للوصول إلى قيمة إجهاد معينة لإنتاج تشوه، لا يمكن استعادة تخفيف الضغط إلى حالته الأصلية.

الرغوة اللينة مرنة، وصلابة الضغط صغيرة جدًا، وسهلة التشوه، ويمكن استعادة تخفيف الضغط إلى الحالة الأصلية، والتشوه المتبقي صغير.

تقع المرونة والخصائص الأخرى للرغوة شبه الصلبة بين الرغوة الصلبة والناعمة.

ما هي المواد البلاستيكية الشائعة؟

(1) البولي أوليفين هو الاسم العام لبوليمرات الأوليفين، ويشير عادة إلى البوليمرات المتجانسة والمشتركة للإيثيلين والبروبيلين والبوتيلين.

تتمثل الأصناف الرئيسية في البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، والبولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي (UHMWPE)، والبولي إيثيلين المكلور (CPE).

بولي إيثيلين مكلور (CPE)؛ بوليمر مشترك بين الإيثيلين والبروبيلين، بوليمر مشترك بين الإيثيلين وخلات فينيل الإيثيلين (EVA)؛ بولي بروبيلين (PP)، بولي بروبيلين مكلور (PPC)، بولي بروبيلين مقوى (RPP) بولي بروبيلين مقوى (RPP) بولي بيوتيلين (PB)، إلخ.

وتتمثل الاستخدامات الرئيسية للبولي إيثيلين في الأكياس البلاستيكية والأغشية البلاستيكية والحاويات بما في ذلك الزجاجات والأغشية الأرضية.

(2) البولي فينيل كلوريد (PVC) البولي فينيل كلوريد المستخدم في القولبة بالحقن هو ناتج بلمرة معلقة، وينقسم بحسب شكل حبيباته إلى نوعين مدمج ومسامي.

الأصناف المعدلة من البولي فينيل كلوريد متعدد الفينيل هي: البولي فينيل كلوريد متعدد الفينيل المكلور (CPVC)، كلوريد الفينيل - البوليمر المشترك أسيتات الفينيل، كلوريد الفينيل - البوليمر المشترك كلوريد الفينيل (PVDC)

كلوريد الفينيل - كلوريد الفينيل - بوليمر مشترك من مطاط الإيثيلين والبروبيلين المطاطي المطعم، وهو بوليمر مشترك من كلوريد الفينيل وأنهيدريد المالئيك المقاوم للبرودة.

يوجد نوعان من PVC لتصنيع منتجات القولبة بالحقن: الأول تحبيب المزيج الرطب، حيث تُخلط إضافات متنوعة مثل المثبتات ومساعدات المعالجة ومواد التشحيم ومعدلات الصدم والمثبتات المركبة، ثم تُبثق إلى حبيبات. والثاني مزيج جاف من مسحوق PVC غير المحبب.

(3) الراتنجات القائمة على الستايرين هو مصطلح عام يشمل راتنجات البوليمرات المتجانسة والمشتركة للستايرين. وقد شهدت السنوات الأخيرة تطوير هذه الراتنجات لمعالجة هشاشتها وانخفاض مقاومتها للحرارة.

استخدام المطاط والمزائج الأخرى وطرق التطعيم لتطوير سلسلة من الأصناف المعدلة. مثل استخدام الأكريلونيتريل والبوتادين وميثيل الستايرين والميثاكريليت

يمكن للبوليمرات المشتركة المالئيك أنهيدريد المالئيك والبوليمرات المشتركة الثنائية الأخرى تحسين المقاومة الكيميائية والهشاشة؛ البوليمرات المشتركة مع أكريلونيتريل بوتادين ABS هي صلابة تأثير جيدة جدًا وخصائص معالجة البلاستيك الهندسي.

ومع ذلك، لا يتمتع ABS بمقاومة جيدة للمواد الكيميائية، ولا ينبغي استخدامه في التطبيقات التي تتطلب عزلًا كهربائيًا أو مقاومة للأشعة فوق البنفسجية.

في الوقت الحاضر، يحتوي بلاستيك الستايرين على درجة الأغراض العامة، ودرجة الرغوة، ودرجة الصدم، ودرجة AS، و ABS، إلخ. يحتوي AS على درجة AS (I) للأغراض العامة ودرجة AS (II) المقاومة للحرارة.

(4) الأكريليك تشمل لدائن الأكريليك عادة بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA)، المعروف باسم الزجاج العضوي، وبوليمر الألياف أكريلونيتريل. وهذه بوليمرات مشتقة من حمض الأكريليك.

PMMA لدرجة قولبة الحقن المصنوعة من بلمرة التعليق، هناك درجة مقاومة للحرارة للأغراض العامة ودرجة تدفق عالية.

(5) راتنجات البولي أميد تُعرف أيضًا باسم النايلون (PA)، وهي من الأنواع المبكرة للدائن الهندسية، وتُسمى عند استخدامها أليافًا سباندكس. وتشمل الأنواع PA6 وPA610 وPA612 وPA66 وPA1010 والنايلون عالي الكربون.

PA66 والبولي أميد العطري فائق الصلابة والبولي أميد العطري الممزوجين.

(6) البوليسترات الخطية تُسمى الراتنجات التي تحتوي روابطها البوليمرية على سلاسل إستر أو إيثر، من دون سلاسل متفرعة أو بنية متشابكة، بوليستر خطيًا أو بولي إيثر خطيًا.

الإنتاج المحلي هو البولي كربونات ثنائي البيسفينول من النوع A (PC)، والبولي كربونات المعدل، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (بوليستر، PET) والبولي بيوتيلين تيريفثاليت (PBT) والبولي بروبيلين (بولي بروبيلين) (من النوع ثنائي البيسفينول A)، والبولي فورمالدهايد (POM)، إلخ.

إن الكمبيوتر الشخصي عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة غير متبلور، ويتميز الكمبيوتر الشخصي النقي بأداء عام جيد، ولكنه سهل التشقق الإجهادي ومقاومة التآكل وضعف السيولة، والاستخدام الحالي للبولي إيثيلين والبولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي بروبيلين الميثيلين والبولي بروبيلين الميثيلين والبولي بروبيلين الميثيلين ومزجه للتغلب على العيوب المذكورة أعلاه.

يُستخدم PET غالبًا كألياف وأقل كأفلام، بينما يُستخدم PET المقوى بالألياف الزجاجية (FRPET) غالبًا للقولبة بالحقن؛ وكل من PBT وPET بوليستر خطي لدن حراري بلوري.

البولياريلين (ثنائي الفينول أ)، وهو مشابه للبلاستيك الهندسي غير المتبلور للكمبيوتر الشخصي

هناك نوعان من البولي فورمالدهايد متعدد الأشكال (POM)، البوليمر المتجانس والبوليمر المشترك، وكلاهما من البوليمرات البلورية. ويعد الثبات الحراري للبوليمر المتجانس أكثر من البوليمر المشترك POM ضعيفًا في درجة حرارة المعالجة الضيقة.

بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا POM المحتوية على الزيت وهي عبارة عن بوليمر مشترك من POM مع مواد تشحيم سائلة وخافضات التوتر السطحي الستيراتية. يتميز POM المحتوي على الزيت بمعامل احتكاك صغير.

المواد المناسبة ليس من السهل نقلها، لذلك يشيع استخدام ماكينة القولبة بالحقن البرميلية المشقوقة للإنتاج.

(7) اللدائن الفلورية تشمل أنواعها بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE)، والبوليمر المشترك لبولي تترافلورو إيثيلين وحمض سداسي فلورو الأكريليك (FEP)، وتترافلورو إيثيلين (PCTFE)، وبولي فينيلدين فلوريد (PVDF)، وبولي فينيل فلوريد (PVF)، وغيرها.

والفرق الرئيسي بين PCTFE وPTFE من التركيب الجزيئي هو وجود ذرات الكلور الذي يكسر تناظر PTFE ويقلل من تكديس السلسلة الجزيئية الكبيرة، مما يجعله أكثر مرونة.

PCTFE أكثر حساسية للحرارة ويتحلل بسهولة في درجات الحرارة العالية. أما فلوريد البولي فينيل الفينيلدين (PVDF)، فهو راتينج أبيض مسحوق بلوري لدن بالحرارة.

(8) اللدائن السليلوزية تُصنع من راتنجات السليلوز الناتجة من تفاعل السليلوز الطبيعي مع أحماض غير عضوية أو عضوية، مع إضافة الملدنات. ويُعد السليلوز أقدم اللدائن الحرارية شبه الاصطناعية.

يشيع استخدام أسيتات السليلوز نترات السليلوز وأسيتات السليلوز الزبدات وأسيتات السليلوز لمادة التشكيل بالحقن هي المادة الرئيسية.

(9) الراتنجات المقاومة لدرجات الحرارة العالية تشمل البولي سلفون، وبولي أريل سلفون، وبولي فينيلين إيثر سلفون، وكبريتيد البولي فينيلين، وبولي فينيلين إيثر، والبولي إيميد. وتحتوي هذه البوليمرات في سلسلتها الجزيئية الرئيسية على مجموعات أريلين أو تراكيب حلقية غير متجانسة، مما يمنحها مقاومة عالية للحرارة والإشعاع.

فهي مقاومة للإشعاع وتتمتع بقوة تأثير عالية وثبات في الأبعاد.

بولي سلفون بولي سلفون ثنائي الفينول أ هو بوليمر خطي لدن بالحرارة له بنية شكلية ولكنه يظل في شكل هيكلي غير متبلور. يتمتع البولي سلفون بلزوجة أعلى ويعتمد على درجة الحرارة أكثر من اعتماده على معدل القص.

وهذا على النقيض من البولي إيثيلين المشابه للبولي كربونات. وفي خدمة القولبة بالحقن البلاستيكي، عندما يكون معدل القص منخفضًا، لا يكون لتأثير الحرارة في الانتفاخ أهمية كبيرة.

يعتبر البولي فينيلين الأثير سلفون (PES)، الذي لا يحتوي على مجموعات أليفاتية في بنيته الجزيئية، أفضل لمقاومة الحرارة ومقاومة الأكسجين. يمكن استخدامه لفترة طويلة في نطاق 180 ~ 200 درجة، ودرجة حرارة الانصهار 50 ~ 350 درجة.

يختلف البولي فينيلين إيثر متعدد الفينيلين (PPO) والبولي إيثر متعدد البروبيلين والعديد من اللدائن الحرارية الأخرى؛ حيث إن الخصائص الانسيابية للذوبان قريبة من خصائص السائل النيوتوني، ولا تعتمد اللزوجة بشكل كبير على معدل القص. تُستخدم أيضًا في القولبة بالحقن إيثرات البولي فينيلين المعدلة والبولي إيثرات المكلورة.

يعتبر كبريتيد البولي فينيلين (PPS، ريتن)، وهو نوع جديد من البلاستيك الهندسي يتميز بأداء عام ممتاز، وهو حاليًا أفضل مادة قروية للمجلات والمحامل.

ولذلك يجب أن تكون صعوبات المعالجة المباشرة هي المعالجة المسبقة المتشابكة لتحسين السيولة. تتشابه مادة حقن حقن البلاستيك من مادة PSS إلى حد كبير مع HDPE، ولكن الفرق هو أن PSS يتطلب صبًا أعلى. تكون درجة الحرارة أعلى: عند هذه الدرجة 343 درجة، تكون قابلية الانسيابية مساوية لدرجة حرارة البولي إيثيلين عالي الكثافة.

المطاط البلاستيكي الحراري (TPR)، أو بعبارة أخرى المطاط الصناعي (الإيلاستومر)، هو مادة أخرى من مواد القولبة بالحقن. تحتوي على مزيج من الأجزاء البلاستيكية والمطاط. يُستخدم في قطع غيار السيارات مثل الأسلاك وعزل الكابلات وغيرها من التطبيقات الأخرى كأجهزة منزلية.

تتميز مادة البولي يوريثين بالحرارة (TPU) TPU بالعديد من الخصائص المختلفة مثل المرونة والشفافية والمقاومة. وتتمثل خصائصه في شرائحه اللينة والصلبة. الاستخدام الرئيسي لهذا النوع من البلاستيك هو أغطية الهواتف المحمولة وكذلك واقيات لوحة المفاتيح والأحذية.

ما هي الحشوات الشائعة؟

يمكن أن يكون البلاستيك راتينجاً نقياً أو خليطاً مع إضافات مختلفة، ويعمل الراتينج كمادة رابطة. والغرض من إضافة المواد المضافة إلى الخليط هو تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للراتنج النقي، وتحسين أداء المعالجة، وتحسين المقاومة الضعيفة أو توفير الراتنج بتكلفة منخفضة.

تشمل الحشوات الشائعة المستخدمة في تصنيع مواد القولبة بالحقن الحشوات العامة والمعدنية والعضوية وحشوات الألياف القصيرة والطويلة.

يمكن أن تؤدي إضافة هذه الحشوات إلى خفض تكلفة منتجات القولبة بالحقن المخصصة وتحسين الكفاءة الاقتصادية، كما تحسن الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية والكهروضوئية، وتعزز قابلية المعالجة والخصائص الريولوجية، وتخفض اللزوجة، وتحسن التشتت.

المواد المالئة العامة هي الحجر الجيري وكربونات الكالسيوم والتلك وسيليكات الكالسيوم والميكا وهيدروكسيد الألومنيوم وكبريتات الكالسيوم والمنتجات الزراعية الثانوية وغيرها.

الحشو العضوي هو الحشو الرئيسي في المنتجات البلاستيكية، وهناك مواد طبيعية ومواد اصطناعية، بما في ذلك الخشب ودقيق الخشب ولحاء نواة اللحية وسليلوز نبات القطن، إلخ؛ والمواد الاصطناعية هي السليلوز المعاد تدويره، بما في ذلك الأقمشة الاصطناعية، وألياف البولي أكريلونيتريل، وألياف النايلون، وألياف البوليستر، إلخ.

تحتاج بعض مواد الحشو المضافة إلى مواد التشكيل بالحقن البلاستيكية إلى المعالجة بمعدِّلات السطح، وتتبع عملية المعالجة نظرية الكيمياء البينية، ونظرية ترطيب سطح الحشو والبوليمر لنظرية التفاعل الحمضي القاعدي، ونظرية الخلط لإعطاء المادة بعض الخصائص الممتازة.

معدّلات السطح شائعة الاستخدام حاليًا هي عامل اقتران السيلان، وعامل اقتران التيتانات، وعامل معالجة السيليكون، إلخ. يمكن لهذه المعدلات السطحية بالإضافة إلى ذلك تحسين فعالية الحشو.

احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.

اطلب عرض سعر مجانيًا ← راجع دليل القولبة بالحقن الشامل للاطلاع على نظرة عامة وافية.