Jakie rodzaje tworzyw sztucznych najlepiej nadają się do formowania wtryskowego?

Formowanie wtryskowe to niezwykle popularny sposób szybkiej produkcji dużej liczby części z tworzyw sztucznych. Jest szybkie i wydajne. Jednym z najważniejszych warunków powodzenia jest jednak wybór właściwego tworzywa. W tym artykule omówimy najczęściej stosowane materiały i ich najlepsze zastosowania.

PS (polistyren)

PS to bezkształtny polimer o dobrej płynności i niskiej absorpcji wody (poniżej 0,2%). Jest to przezroczyste tworzywo sztuczne, które można łatwo formować. Jego produkty mają przepuszczalność światła 88-92%, silną zdolność barwienia i wysoką twardość. Produkty z PS są jednak kruche, podatne na wewnętrzne pękanie naprężeniowe, mają słabą odporność na ciepło (60-80°C), są nietoksyczne i mają ciężar właściwy około 1,04 g/cm³ (nieco cięższy od wody).

Rzeczy takie jak pojemniki, pokrywki, butelki, wyrzucane materiały medyczne, zabawki, kubki, noże, szpule po taśmie, szyby przednie i wiele produktów piankowych, takich jak kartony po jajkach. Tacki na mięso i drób, etykiety na butelki i piankowe materiały amortyzujące, opakowania produktów, artykuły gospodarstwa domowego (przybory kuchenne, tace itp.), elektryczne (przezroczyste pojemniki, rozpraszacze światła, folie izolacyjne itp.)

HIPS (polistyren wysokoudarowy)

HIPS jest zmodyfikowanym materiałem PS, zawierającym w swoich cząsteczkach składniki gumy 5-15%, co zwiększa jego wytrzymałość około czterokrotnie w porównaniu do PS. Ma znacznie lepszą udarność (polistyren wysokoudarowy) i jest dostępny w różnych klasach, takich jak trudnopalny, odporny na pękanie naprężeniowe, o wysokim połysku, bardzo wysokiej udarności, wzmocniony włóknem szklanym i niskiej zawartości lotnych substancji resztkowych.

Najczęściej stosowany w opakowaniach i produktach jednorazowego użytku, urządzeniach, zabawkach, produktach rozrywkowych i przemyśle budowlanym. Odmiany trudnopalne (UL V-0 i UL 5-V) i polistyren wysokoudarowy są szeroko stosowane w obudowach telewizorów, maszynach komercyjnych i produktach elektrycznych.

SAN (kopolimer styren-akrylonitryl)

Właściwości chemiczne i fizyczne: SAN to twardy, przezroczysty materiał odporny na pękanie pod wpływem naprężeń. Jest bardziej przezroczysty, ma wyższą temperaturę mięknienia i jest bardziej odporny na uderzenia niż PS. Styren sprawia, że SAN jest twardy, przezroczysty i łatwy w obróbce; akrylonitryl nadaje SAN stabilność chemiczną i termiczną. SAN ma dobrą nośność, odporność chemiczną, odporność na ciepło i stabilność wymiarową.

Elektryczne (gniazda, obudowy itp.), artykuły codziennego użytku (przybory kuchenne, urządzenia chłodnicze, podstawy telewizorów, pudełka na taśmy itp.), przemysł motoryzacyjny (obudowy reflektorów, reflektory, deski rozdzielcze itp.), artykuły gospodarstwa domowego (zastawa stołowa, noże do żywności itp.), opakowania kosmetyczne, szkło bezpieczne, obudowy filtrów do wody i uchwyty kranów. Produkty medyczne (strzykawki, rurki do odsysania krwi, dializatory i reaktory). Materiały opakowaniowe (pudełka kosmetyczne, tubki szminek, butelki z tuszem do rzęs, zakrętki, butelki z rozpylaczem i dysze), produkty specjalne (jednorazowe obudowy zapalniczek, podłoża i włosie szczotek, sprzęt wędkarski, protezy, uchwyty szczoteczek do zębów, trzonki piór, ustniki instrumentów muzycznych i monofilamenty kierunkowe) itp.

ABS (akrylonitryl-butadien-styren)

ABS składa się z trzech substancji chemicznych: akrylonitrylu, butadienu i styrenu. ABS jest jasnożółtą nieprzezroczystą żywicą, nietoksyczną, bezwonną, o niskiej absorpcji wody i ma doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne, takie jak doskonałe właściwości elektryczne, odporność na zużycie, stabilność wymiarowa, odporność chemiczna i połysk powierzchni. Ma jednak słabą odporność na warunki atmosferyczne, ciepło i jest łatwopalna.

Samochody (deska rozdzielcza, drzwi schowka, osłony kół, obudowy lusterek itp.), lodówki, narzędzia o wysokiej wytrzymałości (suszarki do włosów, miksery, roboty kuchenne, kosiarki itp.), obudowy telefonów, klawiatury maszyn do pisania, pojazdy rekreacyjne, takie jak wózki golfowe i odrzutowe pługi śnieżne itp.

BS (kopolimer butadienowo-styrenowy)

BS jest kopolimerem butadienu i styrenu. Charakteryzuje się wytrzymałością, elastycznością, niską twardością (miękkością) i dobrą przezroczystością. Gęstość żywicy BS wynosi około 1,01 g/cm³ (podobnie jak wody). Jest łatwa do barwienia, ma dobrą płynność i jest łatwa do formowania.

Temperatura przetwarzania BS jest ogólnie odpowiednia w zakresie 190-225°C, a temperatura formy wynosi korzystnie 30-50°C. Materiał należy wysuszyć przed obróbką. Ze względu na dobrą płynność, ciśnienie wtrysku i prędkość wtrysku mogą być niższe.

Stosuje się go w formowaniu wtryskowym, formowaniu z rozdmuchem, wytłaczaniu i innych metodach przetwórstwa. Jest powszechnie używany do produkcji przezroczystych wyrobów odpornych na pękanie, takich jak kubki, pokrywki, butelki, pudełka na zawiasach, wieszaki oraz opakowania do żywności i zastosowań medycznych.

PMMA (polimetakrylan metylu)

PMMA to amorficzny polimer, powszechnie znany jako szkło akrylowe. Charakteryzuje się doskonałą przezroczystością, dobrą odpornością na ciepło (temperatura mięknienia 98°C), dobrą odpornością na uderzenia, średnią wytrzymałością mechaniczną, niską twardością powierzchni i jest podatny na zarysowania, ale ma doskonałe właściwości optyczne i odporność na zmiany klimatyczne.

Części samochodowe (kierunkowskazy, deski rozdzielcze itp.), artykuły medyczne (pojemniki do przechowywania krwi itp.), artykuły przemysłowe (płyty DVD, dyfuzory światła), artykuły codziennego użytku (kubki, długopisy itp.).

PE (polietylen)

PE jest najczęściej produkowanym tworzywem sztucznym na świecie. Jest miękki, nietoksyczny, tani, łatwy w obróbce, ma dobrą odporność chemiczną, jest odporny na korozję i trudno się na nim drukuje.

Zastosowania PE obejmują folie, formowanie, rury, przewody i kable, pojemniki chłodnicze, pojemniki do przechowywania, domowe przybory kuchenne, zaślepki itp.

PP (polipropylen)

PP jest polimerem krystalicznym. Wśród powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych, PP jest najlżejszy, o gęstości zaledwie 0,91 g/cm³ (mniej niż woda). PP ma najlepszą odporność na ciepło wśród tworzyw sztucznych ogólnego przeznaczenia, z temperaturą odkształcenia cieplnego 80-100°C i może być gotowany we wrzącej wodzie. PP ma dobrą odporność na pękanie naprężeniowe, wysoką trwałość zmęczeniową przy zginaniu, powszechnie znaną jako “guma stukrotna”.

Samochody (głównie z dodatkami metalowymi: błotniki, rury wentylacyjne, wentylatory itp.), urządzenia (wkładki drzwi zmywarki, otwory wentylacyjne suszarki, ramy i pokrywy pralek, wkładki drzwi lodówki itp.), rzeczy codziennego użytku (sprzęt do pielęgnacji trawników i ogrodów, taki jak kosiarki i zraszacze) itp. Formowany wtryskowo PP jest drugim co do wielkości rynkiem dla homopolimerów, w tym pojemników, uszczelek, artykułów samochodowych, artykułów gospodarstwa domowego, zabawek i wielu innych rzeczy używanych przez ludzi.

PA (nylon)

PA jest tworzywem krystalicznym (nylon to wytrzymała, kanciasta, półprzezroczysta lub mlecznobiała żywica krystaliczna). Jako tworzywo konstrukcyjne nylon ma zwykle masę cząsteczkową 15 000–30 000 i występuje w wielu odmianach stosowanych we wtrysku. Jego główne zalety to wysoka wytrzymałość mechaniczna, dobra udarność, odporność zmęczeniowa, gładka powierzchnia, wysoka temperatura mięknienia, odporność cieplna, niski współczynnik tarcia, odporność na zużycie, samosmarowność, pochłanianie wstrząsów i dźwięku, odporność na oleje, słabe kwasy, zasady i typowe rozpuszczalniki, dobra izolacyjność elektryczna, samogasnącość, nietoksyczność, bezwonność i dobra odporność na warunki atmosferyczne. Wadami są duża absorpcja wody i słaba podatność na barwienie, co wpływa na stabilność wymiarową i właściwości elektryczne.

PA jest higroskopijny i musi być dokładnie wysuszony przed przetworzeniem, przy zawartości wilgoci poniżej 0,3%. PA ma znacznie niższą lepkość niż inne tworzywa termoplastyczne, a jego zakres temperatur topnienia jest wąski (tylko około 5°C). PA ma słabą stabilność termiczną i jest podatny na degradację po stopieniu.

Wodomierze i inny sprzęt komercyjny, osłony kabli, krzywki mechaniczne, mechanizmy ślizgowe, łożyska, przemysł motoryzacyjny, obudowy przyrządów i inne produkty, które muszą być mocne i wytrzymałe.

POM (polioksymetylen)

POM to krystaliczne tworzywo sztuczne, znane z doskonałej sztywności, powszechnie znane jako “stal”. POM jest wytrzymały i elastyczny, z doskonałą odpornością na pełzanie, stabilnością wymiarową i odpornością na uderzenia nawet w niskich temperaturach. Ma doskonałą odporność na zmęczenie, odporność na pełzanie, odporność na zużycie, odporność na ciepło itp.

POM charakteryzuje się niskim tarciem i dobrą stabilnością wymiarową, dzięki czemu szczególnie dobrze nadaje się do produkcji kół zębatych i łożysk. Ze względu na wysoką odporność na temperaturę jest również stosowany w złączkach rurowych (zawory rurowe, obudowy pomp), sprzęcie do pielęgnacji trawników itp.

PC (poliwęglan)

PC jest rodzajem konstrukcyjnego tworzywa sztucznego. Jest amorficzny, bezwonny, nietoksyczny, wysoce przezroczysty, bezbarwny lub lekko żółty i ma doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne. Charakteryzuje się wyjątkową odpornością na uderzenia, wysoką wytrzymałością na rozciąganie, zginanie i ściskanie. Ma dobrą wytrzymałość, odporność na ciepło, odporność na warunki atmosferyczne, łatwe barwienie i niską absorpcję wody. Temperatura odkształcenia cieplnego PC wynosi 135-143°C. Charakteryzuje się niskim pełzaniem, stabilnością wymiarową, dobrą odpornością na ciepło, odpornością na niskie temperatury, stabilnymi właściwościami mechanicznymi, stabilnością wymiarową, właściwościami elektrycznymi i trudnopalnością w szerokim zakresie temperatur (-60-120°C). PC może być formowany wtryskowo, wytłaczany, prasowany, rozdmuchiwany, drukowany, klejony, powlekany i obrabiany. Najważniejszą metodą przetwarzania jest formowanie wtryskowe.

PC ma trzy główne obszary zastosowań: montaż szkła, przemysł motoryzacyjny, elektronika, przemysł elektryczny, a następnie części maszyn przemysłowych, płyty CD, odzież cywilna, sprzęt biurowy, taki jak komputery, opieka medyczna i zdrowotna, filmy, sprzęt rekreacyjny i ochronny itp.

EVA (etylen-octan winylu)

EVA to rodzaj plastiku, który nie ma kształtu, nie jest trujący i jest lżejszy od wody. Wykonane z niego rzeczy nie wyglądają na błyszczące, ale mogą się rozciągać, są lekkie, niezbyt wytrzymałe, łatwe do wykonania i łatwe w obróbce. Bardzo się kurczy (2%) i można go zabarwić.

Materiały EVA mogą być wykorzystywane do produkcji urządzeń gospodarstwa domowego, takich jak rury lodówek, rury gazowe, płyty budowlane, pojemniki i artykuły codziennego użytku. Może być również stosowany do produkcji folii opakowaniowych, uszczelek, sprzętu medycznego, klejów topliwych, warstw izolacyjnych kabli itp.

PVC (polichlorek winylu)

PVC to tworzywo sztuczne, które nie lubi ciepła i może się zepsuć, jeśli nie zostanie prawidłowo stopione. Jest trudny do spalenia (dobra ognioodporność), gruby, nie płynie dobrze, jest wytrzymały, odporny na warunki atmosferyczne i nie zmienia zbytnio kształtu. PVC ma zwykle stabilizatory, śliskie rzeczy, środki pomocnicze, kolory, rzeczy, które sprawiają, że jest mocniejszy i inne rzeczy dodane do niego.

Rury wodociągowe, rury domowe, panele ścienne, obudowy maszyn komercyjnych, opakowania produktów elektronicznych, urządzenia medyczne, opakowania do żywności itp.

PPO (tlenek polifenylenu)

PPO (NORLY) to rodzaj tworzywa konstrukcyjnego o doskonałych wszechstronnych właściwościach. Ma wyższą twardość niż PA, POM i PC, wysoką wytrzymałość mechaniczną, dobrą sztywność, dobrą odporność na ciepło (temperatura odkształcenia cieplnego 126°C), wysoką stabilność wymiarową (współczynnik skurczu 0,6%) i niską absorpcję wody (mniej niż 0,1%). Wadą jest jego niestabilność na światło ultrafioletowe, wysoka cena i niskie zużycie. PPO jest nietoksyczny, przezroczysty i ma stosunkowo małą gęstość względną, a także doskonałą wytrzymałość mechaniczną, odporność na relaksację naprężeń, odporność na pełzanie, odporność na ciepło, odporność na wodę i odporność na parę wodną.

PPO można przetwarzać metodą formowania wtryskowego, wytłaczania, formowania z rozdmuchiwaniem, prasowania, spieniania, galwanizacji, powlekania próżniowego, drukowania i innymi metodami ze względu na wysoką lepkość stopionego tworzywa i temperaturę przetwarzania. Stosuje się go głównie w elektronice, motoryzacji, sprzęcie gospodarstwa domowego, urządzeniach biurowych i maszynach przemysłowych.

PBT (politereftalan butylenu)

PBT jest jednym z najtwardszych termoplastycznych tworzyw konstrukcyjnych. Jest to półkrystaliczny materiał o doskonałej stabilności chemicznej, wytrzymałości mechanicznej, właściwościach izolacji elektrycznej i stabilności termicznej. Materiały te charakteryzują się dobrą stabilnością w szerokim zakresie warunków środowiskowych.

Rzeczy takie jak ostrza do robotów kuchennych, części do odkurzaczy, wentylatory elektryczne, obudowy suszarek do włosów, części do ekspresów do kawy i tym podobne. Ponadto, rzeczy takie jak przełączniki, obudowy silników, skrzynki bezpieczników, klucze komputerowe i wszystkie inne rzeczy elektryczne. A także rzeczy samochodowe, takie jak kratki, części karoserii, kołpaki, części drzwi i okien itp.

Jak wybrać materiały do formowania wtryskowego?

Upewnij się, że dokładnie wiesz, do czego ma służyć Twój produkt. Pomyśl o tym, jak mocny powinien być, jak giętki powinien być, z jakimi chemikaliami powinien być w stanie sobie poradzić, jak gorący powinien być i jak ładny powinien być.

Różne zastosowania wymagają materiałów o określonych właściwościach mechanicznych. Określ pożądane poziomy wytrzymałości, elastyczności i odporności na uderzenia dla swojego produktu. Na przykład części samochodowe mogą wymagać wysokiej wytrzymałości i odporności na uderzenia, podczas gdy towary konsumpcyjne mogą priorytetowo traktować elastyczność i trwałość.

Zastanów się, w jakim zakresie temperatur będzie pracował Twój produkt. Wybierz materiały o odpowiedniej odporności na ciepło i temperaturze topnienia, aby upewnić się, że pozostaną stabilne podczas formowania i użytkowania. Jeśli produkt będzie używany w wysokich temperaturach, mogą być potrzebne materiały, które pozostają stabilne pod wpływem ciepła, takie jak poliwęglan lub tworzywa konstrukcyjne z polisiarczku fenylenu (PPS).

Jeśli produkt będzie narażony na działanie substancji chemicznych lub czynników środowiskowych, warto wybrać materiały odporne na korozję i degradację. Na przykład, jeśli wytwarzasz produkty dla przemysłu motoryzacyjnego, medycznego lub chemicznego, możesz potrzebować materiałów, które są naprawdę odporne na chemikalia, takich jak polipropylen (PP) lub politereftalan etylenu (PET).

Zastanów się, ile kosztują rzeczy, których potrzebujesz i czy możesz je zdobyć. Chcesz mieć pewność, że otrzymujesz jak najwięcej za swoje pieniądze, ale chcesz też mieć pewność, że otrzymane rzeczy będą działać. Upewnij się również, że możesz zdobyć potrzebne rzeczy, kiedy ich potrzebujesz, abyś nie musiał przestać ich produkować.

Zastanów się, jak Twój produkt będzie wyglądał i jaki będzie w dotyku. Niektóre materiały są dostępne w różnych kolorach i wykończeniach, co daje więcej możliwości wyboru wyglądu produktu. Jeśli chcesz, aby Twój produkt był przezroczysty, możesz użyć materiałów takich jak poliwęglan (PC) lub akryl (PMMA). Możesz także dodać do materiału pewne elementy, aby nadać mu określony kolor lub zrobić coś specjalnego.

Poznaj właściwości i cechy popularnych materiałów do formowania wtryskowego, takich jak polietylen (PE), polipropylen (PP) czy akrylonitryl-butadien-styren (ABS). Każdy materiał ma własne zalety i wady, dlatego wybierz ten, który najlepiej odpowiada potrzebom produktu.

Zapytaj dostawców materiałów, ekspertów od formowania wtryskowego lub inżynierów z doświadczeniem w danej branży. Mogą oni udzielić dobrych rad i powiedzieć, jakie materiały są dostępne i jakie procesy są dostępne. Powiedzą, co można zrobić, a czego nie.

Zanim sfinalizujesz wybór materiału, upewnij się, że wykonałeś prototyp i przetestowałeś go. Pomoże to wcześnie wychwycić wszelkie problemy i wprowadzić niezbędne poprawki.

Wybierając materiały, weź pod uwagę środowisko i prawo. Używaj materiałów, które mogą być poddane recyklingowi, rozkładowi przez naturę lub które są zgodne z zasadami i standardami, aby chronić środowisko i uniknąć kłopotów.

Wnioski

Wybór właściwego tworzywa ma ogromne znaczenie dla powodzenia formowania wtryskowego. Najlepszy materiał do konkretnego zastosowania można wybrać, uwzględniając jego wytrzymałość, odporność na ciepło i chemikalia, koszt, wygląd oraz dostępność. Znajomość cech i zastosowań różnych tworzyw jest kluczem do szybkiej i taniej produkcji dobrych części.

Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.

Poproś o bezpłatną wycenę → Pełny przegląd znajdziesz w naszym Kompletnym przewodniku po formowaniu wtryskowym.