Quels sont les matériaux les plus utilisés en moulage par injection ?

Matières plastiques couramment utilisées pour le moulage par injection

Matériaux plastiques couramment utilisés pour la fabrication par moulage par injection : ABS, PP, PET, PMMA, PE, PVC, PC, PS, etc. Les caractéristiques de chaque matériau plastique sont différentes, et le processus de moulage par injection l’est également.

Nous devons choisir différents matériaux plastiques en fonction des caractéristiques du produit, de l’utilisation de l’environnement et d’autres aspects des exigences.

Voici les six principaux matériaux utilisés dans l’industrie : Polypropylène (PP) Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) Polyamide (Nylon) Polyéthylène haute densité (PEHD) Polycarbonate (PC) Mélange ABS + PC (surtout utilisé pour les boîtiers électroniques).

Classification des propriétés physiques et chimiques des résines

Les propriétés physico-chimiques les plus fondamentales des matières plastiques sont déterminées par la nature de la résine. Les résines peuvent être classées en deux catégories : les résines naturelles et les résines artificielles, également appelées résines synthétiques.

Les résines sont toutes des polymères, et ces polymères ont une structure moléculaire interne et une structure moléculaire externe uniques.

La structure interne d’un polymère détermine les propriétés physico-chimiques les plus fondamentales du polymère. La structure externe du polymère détermine les propriétés de transformation et les propriétés physiques et mécaniques du polymère.

Classification de la forme structurelle de la résine

Les polymères peuvent être classés comme amorphes (amorphous), semi-cristallins et cristallins en fonction de la forme structurelle entre les chaînes après solidification. Il existe donc également des plastiques amorphes et cristallins.

Les plastiques cristallins présentent un processus de nucléation et de génération de grains au cours de la solidification, formant un certain état corporel. Par exemple, le PE, le PP, le PE, le POM, etc. sont tous cristallins.

Les plastiques amorphes se solidifient sans noyau et le processus de croissance des grains n’est qu’une chaîne macromoléculaire libre qui “gèle”, comme le PS, le PVC, le PMMA, le PC, etc.

Classification de la réflexion de la résine à la chaleur

En fonction de la réflexion de son plastique à la chaleur, on peut distinguer deux catégories de plastiques : les plastiques thermoplastiques sont caractérisés par le fait qu’ils peuvent être ramollis à la chaleur et redevenir solides en refroidissant.

Ce processus réversible peut être répété de nombreuses fois. Par exemple PS, PVC, PE, PP, POM, etc. ; tandis que les plastiques thermodurcissables se caractérisent par leur capacité à se transformer en plastique fondu à une certaine température.

Mais si vous continuez à augmenter la température, en prolongeant le temps de chauffage, le polymère interne produira une réticulation et une solidification. Il n’est plus possible d’utiliser la méthode de chauffage pour l’assouplir et le ramener à son état d’origine, il n’est pas possible de répéter le traitement. Tels que l’époxy, le furane, l’amino, le phénolique, etc.

Classification des caractéristiques d’utilisation de diverses matières plastiques

Les plastiques sont généralement classés en trois catégories : les plastiques à usage général, les plastiques techniques et les plastiques spéciaux.

(1) Plastiques courants Cette catégorie désigne généralement les plastiques produits en grandes quantités, largement utilisés, faciles à mouler et peu coûteux. Elle comprend cinq grandes familles de thermoplastiques : le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polychlorure de vinyle (PVC), le polystyrène (PS) et l’ABS.

(2) Plastiques techniques Ils résistent à certaines sollicitations extérieures, possèdent de bonnes propriétés mécaniques, supportent les hautes et basses températures et offrent une bonne stabilité dimensionnelle. Ils peuvent être employés comme matériaux de structure, par exemple le polyamide ou le polysulfone.

En ingénierie, les plastiques sont divisés en deux catégories :

A : Plastiques techniques courants Ils comprennent notamment le polyamide, le polyacétal, le polycarbonate, l’éther de polyphénylène modifié, le polyester thermoplastique, le polyéthylène à très haute masse moléculaire, le polymère de méthylpentène et le copolymère d’alcool vinylique.

B : Plastiques techniques spéciaux Ils existent sous forme réticulée ou non réticulée. Les premiers comprennent le polyaminobismaléimide, la polytriazine, le polyimide réticulé et les résines époxy thermorésistantes. Les seconds comprennent notamment le polysulfone, le polyéthersulfone, le sulfure de polyphénylène, le polyimide et le polyétheréthercétone (PEEK).

(3) Plastiques spéciaux Ils possèdent des fonctions particulières et peuvent être employés dans l’aviation, l’aérospatiale et d’autres applications exigeantes. Les fluoroplastiques et les silicones offrent par exemple une excellente résistance aux hautes températures et des propriétés autolubrifiantes. Les plastiques renforcés et les mousses présentent quant à eux une grande résistance ou un fort pouvoir amortissant.

A. Plastiques renforcés : Selon la forme du renfort, leurs matières premières se répartissent en trois catégories : granulaires, comme les plastiques renforcés au calcium ; fibreuses, comme les plastiques renforcés de fibres ou de tissus de verre ; et lamellaires, comme les plastiques renforcés au mica.

Selon le matériau, on peut distinguer les plastiques renforcés à base de tissu (tels que les plastiques renforcés de chiffon ou d’amiante), les plastiques remplis de minéraux inorganiques (tels que les plastiques remplis de quartz ou de mica), les plastiques renforcés de fibres (tels que les plastiques renforcés de fibres de carbone), etc.

B. Mousses : Elles se divisent en trois catégories : rigides, semi-rigides et souples.

La mousse dure n’est pas flexible, la dureté de compression est très grande, il suffit d’atteindre une certaine valeur de contrainte pour produire une déformation, le soulagement de la contrainte ne peut pas être rétabli dans son état d’origine.

La mousse souple est flexible, la dureté de compression est très faible, elle est facile à déformer, l’allègement des contraintes peut être rétabli à l’état d’origine, la déformation résiduelle est faible.

La flexibilité et les autres propriétés de la mousse semi-rigide se situent entre la mousse rigide et la mousse souple.

Quels sont les plastiques les plus courants ?

(1) Polyoléfines Ce terme générique désigne les polymères d’oléfines, principalement les homopolymères et copolymères d’éthylène, de propylène et de butylène.

Les principales variétés sont le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène basse densité linéaire (LLDPE), le polyéthylène moyenne densité (MDPE), le polyéthylène haute densité (HDPE), le polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE) et le polyéthylène chloré (CPE).

Polyéthylène chloré (CPE) ; copolymère éthylène-propylène, copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA) ; polypropylène (PP), polypropylène chloré (PPC), polypropylène renforcé (RPP) Polypropylène renforcé (RPP) Polybutylène (PB), etc.

Les principales utilisations du polyéthylène sont les sacs en plastique, les films en plastique, les conteneurs, y compris les bouteilles, et les géomembranes.

(2) Polychlorure de vinyle (PVC) Le PVC destiné au moulage par injection est obtenu par polymérisation en suspension. Selon la forme de ses particules, il existe en qualités compactes ou poreuses.

Les variétés modifiées de chlorure de polyvinyle sont : le chlorure de polyvinyle chloré (CPVC), le copolymère chlorure de vinyle-acétate de vinyle, le copolymère chlorure de vinyle-chlorure de vinyle (PVDC).

Chlorure de vinyle - copolymère greffé de caoutchouc éthylène-propylène, PVC résistant au froid qui est un copolymère de chlorure de vinyle et d’anhydride maléique.

Il existe deux types de PVC pour la fabrication par moulage par injection : l’un est la granulation par mélange humide, c’est-à-dire qu’une variété d’additifs. Stabilisant. auxiliaires de transformation. lubrifiants. Modificateur d’impact. Les stabilisants composés, etc. sont mélangés et extrudés en granulés. L’autre est un mélange sec de PVC en poudre non granulé.

(3) Résines styréniques Ce terme regroupe les homopolymères et copolymères du styrène. Ces dernières années, de nouvelles formulations ont été développées pour réduire leur fragilité et améliorer leur tenue à la chaleur.

L’utilisation de caoutchouc et d’autres mélanges et méthodes de greffage pour développer une série de variétés modifiées. Par exemple avec l’acrylonitrile, le butadiène, l’a-méthylstyrène, le méthacrylate…

L’anhydride maléique et d’autres copolymères binaires peuvent améliorer la résistance chimique et la fragilité ; les copolymères avec l’acrylonitrile butadiène ABS présentent une très bonne résistance aux chocs et de très bonnes propriétés de transformation des plastiques techniques.

L’ABS n’a cependant pas une bonne résistance chimique et ne doit pas être utilisé dans des applications nécessitant une isolation électrique ou une résistance aux UV.

À l’heure actuelle, les plastiques de styrène ont une qualité d’usage général, une qualité de mousse, une qualité d’impact, et AS, ABS, etc. L’AS a un grade polyvalent AS (I) et un grade résistant à la chaleur AS (II).

(4) Acryliques Les plastiques acryliques comprennent généralement le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), couramment appelé plexiglas, ainsi que le polymère fibreux d’acrylonitrile. Ces polymères sont dérivés de l’acide acrylique.

Le PMMA de qualité pour moulage par injection fabriqué par polymérisation en suspension, il existe des qualités standard, des qualités résistantes à la chaleur et des qualités à haute fluidité.

(5) Polyamides Également appelés nylons (PA), les polyamides comptent parmi les premiers plastiques techniques. La famille comprend notamment les PA6, PA610, PA612, PA66, PA1010 et les nylons à haute teneur en carbone.

PA66 et greffons élastiques mélangés à du PA super résistant et du polyamide aromatique.

(6) Polyesters linéaires Les résines dont la chaîne polymère contient des liaisons ester ou éther, sans ramifications ni structure réticulée, sont collectivement appelées polyesters ou polyéthers linéaires.

La production nationale est constituée de polycarbonate de type bisphénol A (PC), de polycarbonate modifié, de polyéthylène téréphtalate (polyester, PET), de polybutylène téréphtalate (PBT), de polypropylène (de type bisphénol A), de polyformaldéhyde (POM), etc.

Le PC est un polymère thermoplastique amorphe, le PC pur a de bonnes performances globales, mais il est facile à fissurer sous l’effet de la contrainte, à résister à l’usure et il est peu liquide. L’utilisation actuelle du PE, de l’ABS, du PS, du PMMA et de ses mélanges permet de surmonter les défauts susmentionnés.

Le PET est principalement utilisé comme fibre et moins comme film, tandis que le PET renforcé de fibres de verre (FRPET) est principalement utilisé pour le moulage par injection. Le PBT et le PET sont tous deux des polyesters linéaires thermoplastiques cristallins.

Polyarylènes (bisphénol A), semblables aux plastiques techniques amorphes PC

Il existe deux types de polyformaldéhyde (POM), l’homopolymère et le copolymère, qui sont tous deux des polymères cristallins. La stabilité thermique du POM homopolymère est médiocre par rapport à celle du POM copolymère, et la plage de températures de traitement est étroite.

Il existe également des POM contenant de l’huile, qui sont des copolymères de POM avec un lubrifiant liquide et des agents de surface à base de stéarate. Les POM contenant de l’huile ont un faible coefficient de frottement.

Le matériau droit n’est pas facile à transporter, c’est pourquoi la machine de moulage par injection à barillet fendu est couramment utilisée pour la production.

(7) Fluoroplastiques Cette famille comprend notamment le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le copolymère tétrafluoroéthylène-hexafluoropropylène (FEP), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF) et le polyfluorure de vinyle (PVF).

La principale différence entre le PCTFE et le PTFE au niveau de la structure moléculaire est la présence d’atomes de chlore, qui brise la symétrie du PTFE et réduit l’empilement des chaînes macromoléculaires, ce qui le rend plus flexible.

Le PCTFE est plus sensible à la chaleur et se décompose facilement à haute température. Le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est une résine thermoplastique cristalline en poudre blanche.

(8) Plastiques cellulosiques Ils sont fabriqués à partir de résines obtenues par réaction de la cellulose naturelle avec des acides minéraux ou organiques, auxquelles sont ajoutés des plastifiants. La cellulose est le plus ancien thermoplastique semi-synthétique.

Le nitrate de cellulose, l’acétate de cellulose et le butyrate d’acétate de cellulose sont couramment utilisés, l’acétate de cellulose étant le principal matériau de moulage par injection.

(9) Résines résistantes aux hautes températures Cette catégorie comprend le polysulfone, le polyarylsulfone, le polyphénylène-éther-sulfone, le sulfure de polyphénylène, l’éther de polyphénylène et le polyimide. La présence de groupes arylènes ou de structures hétérocycliques dans leur chaîne principale leur confère notamment une forte résistance à la chaleur et aux rayonnements.

Ils sont résistants aux radiations et présentent une grande résistance aux chocs et une grande stabilité dimensionnelle.

Le polysulfone (PSF), bisphénol A polysulfone est un polymère thermoplastique linéaire qui possède une structure formelle mais reste sous une forme structurelle amorphe. Le polysulfone a une viscosité plus élevée et dépend davantage de la température que du taux de cisaillement.

Cela contraste avec le polyéthylène, qui est similaire au polycarbonate. Dans le service de moulage par injection plastique, lorsque le taux de cisaillement est faible, l’effet de la température sur l’effet de gonflement n’est pas significatif.

Le polyphénylène éther sulfone (PES), qui ne contient pas de groupes aliphatiques dans sa structure moléculaire, est meilleur pour la résistance à la chaleur et à l’oxygène. Il peut être utilisé pendant une longue période à une température comprise entre 180 et 200 degrés, et sa température de fusion est comprise entre 50 et 350 degrés.

L’éther de polyphénylène (PPO), le PPO et de nombreux autres thermoplastiques sont différents ; les propriétés rhéologiques de la matière fondue sont proches de celles d’un fluide newtonien et la viscosité ne dépend pas de manière significative du taux de cisaillement. Les éthers de polyphénylène modifiés et les polyéthers chlorés sont également utilisés pour le moulage par injection.

Le sulfure de polyphénylène (PPS, Retten), un nouveau type de plastique technique qui présente d’excellentes performances globales, est actuellement le meilleur matériau villageois pour les tourillons et les roulements.

Les difficultés liées à la transformation directe doivent donc faire l’objet d’un prétraitement de réticulation afin d’améliorer la fluidité. Le matériau de moulage par injection du PSS est très similaire au PEHD, mais la différence réside dans le fait que le PSS nécessite un moulage plus important. La température est plus élevée : à cette température de 343 degrés, la fluidité est équivalente à celle du PEHD.

Le caoutchouc thermoplastique (TPR), autrement dit l’élastomère, est un autre matériau de moulage par injection. Il contient un mélange de pièces en plastique et de caoutchouc. Il est utilisé pour les pièces automobiles telles que l’isolation des fils et des câbles et pour d’autres applications comme les appareils électroménagers.

Le polyuréthane thermoplastique (TPU) possède de nombreuses propriétés différentes telles que l’élasticité, la transparence et la résistance. Il se caractérise par des segments souples et durs. Ce type de plastique est principalement utilisé pour les étuis de téléphones portables, les protections de clavier et les chaussures.

Quels sont les produits de comblement les plus courants ?

Le plastique peut être de la résine pure ou un mélange avec divers additifs, la résine agissant comme un liant. L’ajout d’additifs au mélange a pour but d’améliorer les propriétés physiques et mécaniques de la résine pure, d’améliorer les performances de transformation, d’améliorer la résistance aux intempéries ou d’économiser de la résine à faible coût.

Les charges couramment utilisées pour la fabrication de matériaux destinés au moulage par injection comprennent les charges classiques, métalliques, organiques, à fibres courtes et à fibres longues.

L’ajout de ces charges peut réduire le coût des produits personnalisés moulés par injection et améliorer leur rentabilité. Il peut aussi renforcer leurs propriétés physiques, mécaniques, chimiques et photoélectriques, faciliter la transformation, modifier le comportement rhéologique, réduire la viscosité et améliorer la dispersion.

Les charges générales sont le calcaire, le carbonate de calcium, le talc, le silicate de calcium, le mica, l’hydroxyde d’aluminium, le sulfate de calcium, les sous-produits agricoles, etc.

La charge organique est la principale charge des produits en plastique ; il existe des matières naturelles et des matières synthétiques, notamment le bois, la farine de bois, l’écorce de barbe, la cellulose de coton, etc. ; les matières synthétiques sont des celluloses recyclées, notamment des tissus artificiels, des fibres de polyacrylonitrile, des fibres de nylon, des fibres de polyester, etc.

Certaines charges ajoutées aux matériaux de moulage par injection de plastique doivent être traitées avec des modificateurs de surface. Le processus de traitement suit la théorie de la chimie interfaciale, la théorie du mouillage de la surface des charges et des polymères, la théorie de l’interaction acide-base et la théorie du mélange pour conférer au matériau d’excellentes propriétés.

Les modificateurs de surface couramment utilisés actuellement sont les agents de couplage silane, les agents de couplage titanate, les agents de traitement silicone, etc. Ces modificateurs de surface peuvent en outre améliorer l’efficacité de la charge.

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