Guida alla lavorazione dello stampaggio a iniezione del PA

Tipi di materiali PA

PA- Poliammide, nota anche come nylon, è un termine generico per un ampio gruppo di polimeri di tipo amidico. I più comuni sono PA6, PA66 e PA1010.

Di recente, con lo sviluppo dell’industria informatica, è aumentato notevolmente l’uso di un nuovo tipo di poliammide, il PA46, che viene utilizzato per sostituire l’LCP (polimero a cristalli liquidi) nella produzione di plug-in per computer.

Poiché la PA ha buone proprietà meccaniche, buona tenacità, resistenza agli urti, resistenza all’usura, autolubrificante, ritardante di fiamma, isolante, ecc. è ampiamente utilizzata in molti settori come l’automobile, i macchinari, l’elettronica, la strumentazione, l’industria chimica, come ingranaggi, pulegge, cuscinetti, giranti, boccole, contenitori, spazzole, cerniere, ecc.

PA6, PA66, PA46 sono poliammidi alifatiche, polimeri lineari con gruppi amidici altamente polari nella loro struttura molecolare, quindi con un alto grado di cristallinità.

Le prestazioni dei prodotti in PA stampati a iniezione dipendono dalla loro forma cristallina e dal grado di cristallinità.

Le condizioni di lavorazione influiscono sulla forma cristallina e sulla cristallinità; la cristallizzazione dei prodotti PA può variare fino a 40% a seconda delle condizioni di lavorazione, i prodotti si raffreddano lentamente, hanno un’elevata cristallinità e formano forme cristalline di dimensioni maggiori. Anche l’assorbimento di acqua ha un effetto sulla cristallinità.

Inoltre, la PA nel processo di lavorazione a causa del flusso, il taglio produrrà un certo grado di orientamento, con conseguente anisotropia delle prestazioni del prodotto, la resistenza lungo la direzione di orientamento è migliore rispetto alla direzione di non orientamento, l’orientamento è anche favorevole al processo di cristallizzazione, nella progettazione dello stampo per considerare questo fattore.

Proprietà del PA e PA modificato

Proprietà del PA: Il PA è un tipo di polimero contenente un gruppo amidico all’interno, che può essere prodotto dalla polimerizzazione dell’acido interno e dell’ammoniaca diciclica, o formato dalla condensazione dell’ammoniaca binaria e dell’acido binario. In precedenza veniva spesso utilizzato come materiale per fibre, per poi estendersi gradualmente alle applicazioni industriali.

La plastica PA ha un’elevata resistenza meccanica, un’alta rigidità, un’alta tenacità, un’eccellente resistenza all’usura, buone proprietà elettriche; le varietà principali includono PA6, PA66, ampiamente utilizzate in macchinari, automotive, elettrodomestici, aviazione, metallurgia e altri campi.

La struttura della PA contiene gruppi amidici, assorbimento dell’umidità, instabilità delle dimensioni, per cui la modifica dei materiali PA è inevitabile; gli attuali metodi di modifica della PA comunemente utilizzati sono l’aggiunta di fibra di vetro e l’aggiunta di additivi.

L’aggiunta del 30% di fibra di vetro alla plastica PA può migliorare efficacemente le proprietà meccaniche, la resistenza termica e la resistenza all’invecchiamento dei prodotti stampati a iniezione in PA; in particolare, la resistenza a fatica può aumentare fino a 2.5 volte rispetto al materiale senza fibra di vetro.

Con l’aggiunta di fibra di vetro nella PA, anche le condizioni del processo di produzione devono essere modificate, ad esempio aumentando la pressione e la velocità di iniezione, aumentando la temperatura della canna e dello stampo e la temperatura della canna deve essere aumentata il più possibile di 10-40 gradi Celsius.

Il Tm del nylon 6 è di 220-230℃, quello del nylon 66 è di 260-270℃, il nylon stesso ha una base che assorbe acqua, quindi ha un assorbimento di acqua, deve essere asciugato prima della formazione, la temperatura è troppo alta per asciugare, quindi il grano di nylon è scolorito.

Prestazioni di lavorazione dello stampaggio a iniezione di PA

Esistono molte varietà di PA, come PA6, PA66, PA610, PA1010, ecc. Esse presentano alcune differenze in termini di prestazioni, ma le prestazioni di base sono le stesse; le principali proprietà di lavorazione per lo stampaggio sono le seguenti.

1. Il PA è fortemente igroscopico e deve essere preriscaldato ed essiccato prima dello stampaggio a iniezione; dopo il preriscaldamento e l’essiccazione occorre impedirne il riassorbimento di umidità e il contenuto di umidità dopo l’essiccazione non deve superare lo 0.3%.

2. Il PA è un materiale plastico cristallino, con un elevato punto di fusione e una scarsa stabilità termica durante la fusione; se la temperatura del materiale supera i 300 ℃, il tempo di ritenzione a questa temperatura supera i 90 minuti, è facile che si verifichi una decomposizione. È facile assorbire l’umidità, deve essere essiccato, il contenuto di acqua non deve superare 0,3%. 3.

3. La viscosità della PA fusa è bassa, la fluidità eccellente, facile da riempire lo stampo, ma anche facile da far traboccare il materiale e il fenomeno della “salivazione”, con l’iniezione della macchina a vite dovrebbe essere un ugello autobloccante, e dovrebbe essere riscaldato, la testa della vite dovrebbe essere con un anello non invertito.

4. La forma e le dimensioni del sistema di alimentazione dello stampo a iniezione per PA sono simili a quelle impiegate per la lavorazione del PS, ma aumentando la sezione del canale e dell’ingresso si possono migliorare il ritiro e le ammaccature.

5. L’intervallo di contrazione di stampaggio del PA è ampio e anche il tasso di contrazione è elevato e la direzionalità è evidente, per cui è facile che si verifichino restringimenti, ammaccature e deformazioni, per cui sono necessarie condizioni di stampaggio stabili.

6. Lo spessore della parete in plastica PA deve essere il più uniforme possibile, il grado di rilascio del materiale deve essere leggermente maggiore, soprattutto per le parti in plastica a parete spessa e di tipo alto e profondo.

7. L’orientamento del legame molecolare del PA è meno sensibile alla velocità di taglio durante lo stampaggio, quindi la pressione di stampaggio ha una minore influenza sulle prestazioni delle parti in plastica.

8. A causa dell’elevato ritiro della PA, per ottenere pezzi in plastica di alta precisione, oltre a controllare rigorosamente le condizioni del processo di stampaggio a iniezione, è preferibile basare la progettazione dello stampo sui risultati delle prove.

9. Il PA ha ovviamente un punto di fusione alto e stretto, quindi deve essere stampato a una temperatura più elevata.

10. Il coefficiente di diffusione del calore del PA è maggiore di quello del PS, facile da dissipare, la parete del canale di colata è facile da generare uno strato di guscio più spesso, per questo motivo la sezione del canale principale dovrebbe essere leggermente più grande di quella del PS.

11. Quando si inietta la PA fusa, per evitare che la PA fusa si solidifichi rapidamente nella cavità, è necessario utilizzare una velocità di iniezione più elevata.

12. L’intervallo di temperatura di fusione della PA è ristretto, pertanto il canale principale utilizzato per lo stampaggio della PA deve essere spesso e corto, altrimenti è facile che si verifichi una solidificazione.

13. La PA ha una buona fluidità e una facile tracimazione. È adatto all’uso di ugelli autobloccanti e deve essere riscaldato.

14. La temperatura dello stampo viene scelta, in funzione dello spessore della parete del pezzo in plastica, nell’intervallo 20-90 gradi; la pressione di iniezione viene scelta in base al tipo di pressa, alla temperatura del materiale, alla forma e alle dimensioni del pezzo e al sistema di colata dello stampo; il ciclo di stampaggio a iniezione viene scelto in base allo spessore della parete del pezzo.

Quando la viscosità della resina è bassa, i tempi di iniezione e raffreddamento devono essere lunghi e l’olio bianco deve essere utilizzato come agente distaccante.

Condizioni di stampaggio a iniezione PA

Temperatura del barile

La temperatura del barile ha una grande influenza sul tasso di ritiro delle parti in plastica: una temperatura elevata porterà a un tasso di ritiro elevato; al contrario, il tasso di ritiro sarà ridotto.

La temperatura del cilindro deve essere determinata in base al punto di fusione della plastica. Nella macchina per stampaggio a iniezione a vite, la temperatura del cilindro è superiore di 10~30℃ al punto di fusione della plastica, mentre nella macchina per stampaggio a iniezione a pistone è superiore di 30~50℃. La temperatura dell’ugello è generalmente inferiore di 10~20℃ rispetto alla parte anteriore del cilindro.

Temperatura dello stampo

Si consiglia una temperatura di 80℃. La temperatura dello stampo influisce sulla cristallinità e la cristallinità influisce sulle proprietà fisiche del prodotto. Per le parti in plastica a parete sottile, se si utilizza una temperatura dello stampo inferiore a 40°C, la cristallinità della parte in plastica cambierà nel tempo e sarà necessaria una ricottura per mantenere la stabilità geometrica della parte in plastica.

La temperatura dello stampo deve essere determinata in base allo spessore della parte in plastica e ai requisiti di prestazione, generalmente controllata a 40~100C.

Quando la temperatura dello stampo è elevata, la durezza della parte in plastica è elevata e la resistenza all’usura è buona; quando la temperatura dello stampo è bassa, l’allungamento è elevato e la trasparenza e la tenacità sono buone, ma quando la temperatura dello stampo è troppo bassa, il tasso di raffreddamento della parte in plastica sarà irregolare per i difetti, in generale, il fattore più importante per decidere la temperatura dello stampo è lo spessore della parete del prodotto.

Trattamento di asciugatura

Se il materiale viene sigillato prima della lavorazione, non è necessario essiccarlo. Tuttavia, se il contenitore di stoccaggio viene aperto, si consiglia l’essiccazione in aria calda a 85°C. Se l’umidità è superiore a 0,2%, è necessaria anche l’essiccazione sotto vuoto a 105C per 12 ore.

Temperatura di fusione

260~290C. 275~280C per i prodotti additivi per il vetro. la temperatura di fusione deve essere evitata al di sopra dei 300C.

Pressione di iniezione

Di solito a 750~1250bar, a seconda del materiale e del design del prodotto.

Velocità di iniezione

Alta velocità (dovrebbe essere un po’ più bassa per il materiale rinforzato).

Canale di flusso e cancello

Poiché il tempo di solidificazione del PA66 è molto breve, la posizione della porta è molto importante. L’apertura della porta non deve essere inferiore a 0,5*t (dove t è lo spessore della parte in plastica).

Se si utilizza un canale caldo, la dimensione della porta dovrebbe essere più piccola rispetto a quella di un canale convenzionale, perché il canale caldo può contribuire a impedire la solidificazione prematura del materiale.

Se si utilizzano porte sommerse, il diametro minimo della porta deve essere di 0,75 mm. per evitare difetti come bolle d’aria e bruciature.

Velocità della vite

La velocità media è adatta. Una velocità troppo elevata degrada la plastica a causa dell’eccessivo taglio, con conseguente scolorimento e degrado delle prestazioni del prodotto, mentre una velocità troppo bassa compromette la qualità della fusione e influisce sull’efficienza della produzione a causa del lungo tempo di fusione.

Contropressione

Al fine di garantire la qualità dei prodotti, la contropressione è tanto più bassa quanto più è elevata; una contropressione elevata, infatti, provoca un eccessivo taglio della massa fusa e una degradazione da surriscaldamento.

Vantaggi e svantaggi dei materiali PA

Vantaggi

1. Elevata resistenza meccanica, buona tenacità, elevata resistenza alla trazione e alla compressione. La resistenza alla trazione è prossima alla resistenza allo snervamento, più del doppio rispetto all’ABS.

2. Eccezionale resistenza alla fatica, le parti possono ancora mantenere la resistenza meccanica originale dopo ripetute piegature. I comuni corrimano delle scale mobili, i cerchioni in plastica delle nuove biciclette e altre occasioni in cui l’effetto della fatica ciclica è molto evidente sono spesso utilizzati nella PA.

3. Superficie liscia, piccolo coefficiente di attrito, resistente all’usura. È autolubrificante se utilizzato come componente meccanico mobile, a bassa rumorosità e può essere utilizzato senza lubrificante quando l’attrito non è troppo elevato.

4. Resistenza alla corrosione, molto resistente agli alcali e alla maggior parte dei liquidi salini, ma anche agli acidi deboli, agli oli, alla benzina e ad altri solventi; i composti aromatici sono inerti, possono essere utilizzati come materiali di imballaggio per lubrificanti, carburanti, ecc.

Svantaggi

1. Facile assorbimento dell’acqua. L’assorbimento d’acqua influisce in certa misura sulle dimensioni e sulla precisione dei pezzi, con un effetto maggiore soprattutto sull’ispessimento dei pezzi a parete sottile; inoltre riduce notevolmente la resistenza meccanica della plastica. Nella scelta dei materiali occorre considerare l’ambiente d’uso e l’influenza degli altri componenti sulla precisione.

2. Scarsa resistenza alla luce. In un ambiente ad alta temperatura per periodi prolungati, il materiale si ossida a contatto con l’ossigeno dell’aria: inizialmente diventa marrone, quindi la superficie si rompe e si fessura.

3. Lo stampaggio a iniezione impone requisiti tecnologici più rigorosi: la presenza di tracce di umidità compromette gravemente la qualità dello stampaggio; inoltre, a causa della dilatazione termica, è difficile controllare la stabilità dimensionale del prodotto;

L’esistenza di spigoli vivi nel prodotto provoca la concentrazione di tensioni e riduce la resistenza meccanica; lo spessore delle pareti, se non uniforme, provoca la distorsione e la deformazione dei pezzi; i pezzi dopo la lavorazione delle apparecchiature richiedono un’elevata precisione.

4. Assorbono acqua, alcol e si gonfiano, non sono resistenti agli acidi forti e agli ossidanti, non possono essere utilizzati come materiali resistenti agli acidi.

Campi di applicazione del materiale PA

Applicazioni: ampiamente utilizzato in macchinari, strumentazione, componenti automobilistici, apparecchiature elettriche ed elettroniche, ferrovie, elettrodomestici, comunicazioni, macchine tessili, articoli sportivi e per il tempo libero, tubazioni e serbatoi dell’olio e alcuni prodotti di ingegneria di precisione.

Apparecchiature elettroniche: connettori, bobine, temporizzatori, coperture per interruttori automatici, supporti per involucri di interruttori

Automobile: ventola di raffreddamento, maniglia della portiera, tappo del serbatoio del carburante, griglia di aspirazione dell’aria, coperchio del radiatore, portalampada

Componenti industriali: sedile di sedia, telaio di bicicletta, base di pattino, navetta tessile, pedale, slitta

Sintesi

Questo articolo presenta i tipi, le proprietà e il processo di stampaggio a iniezione del tecnopolimero PA, la scelta delle attrezzature, le considerazioni sulla progettazione del prodotto e dello stampo nella produzione reale, nonché le soluzioni ai difetti più comuni.

Nella scelta effettiva del PA e nella produzione di prodotti mediante stampaggio a iniezione, si consiglia di affidarsi a una fabbrica esperta di stampi a iniezione e a un fornitore di prodotti stampati a iniezione, che possano raccomandare un PA idoneo in base all’uso, ai requisiti funzionali, all’aspetto e ad altri fattori, garantendo la corretta realizzazione del progetto.

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