Powszechnie stosowane tworzywa sztuczne do formowania wtryskowego
Materiały plastikowe powszechnie stosowane w produkcji formowania wtryskowego: ABS, PP, PET, PMMA, PE, PVC, PC, PS itp. Charakterystyka każdego materiału plastikowego jest różna, a proces wtrysku również się różni.
Musimy wybrać różne tworzywa sztuczne zgodnie z charakterystyką produktu, wykorzystaniem środowiska i innymi aspektami wymagań.
Oto sześć najważniejszych materiałów stosowanych w branży: Polipropylen (PP) Akrylonitryl-butadien-styren (ABS) Poliamid (Nylon) Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) Poliwęglan (PC) Mieszanka ABS + PC (stosowana głównie w obudowach urządzeń elektronicznych).
Klasyfikacja właściwości fizycznych i chemicznych żywic
Najbardziej podstawowe właściwości fizykochemiczne tworzyw sztucznych zależą od rodzaju żywicy. Żywice można sklasyfikować jako naturalne i wytworzone przez człowieka, znane również jako żywice syntetyczne.
Wszystkie żywice są polimerami, a te polimery mają unikalną wewnętrzną strukturę molekularną i zewnętrzną strukturę molekularną.
Wewnętrzna struktura polimeru określa najbardziej podstawowe właściwości fizykochemiczne polimeru. Zewnętrzna struktura polimeru determinuje właściwości przetwórcze oraz właściwości fizyczne i mechaniczne polimeru.
Klasyfikacja formy strukturalnej żywicy
Polimery można sklasyfikować jako amorficzne (bezpostaciowe), półkrystaliczne i krystaliczne zgodnie z formą strukturalną między łańcuchami po zestaleniu. Istnieją więc również amorficzne i krystaliczne tworzywa sztuczne.
Krystaliczne tworzywa sztuczne mają proces zarodkowania do generowania ziaren podczas krzepnięcia, tworząc określony stan ciała. Na przykład PE, PP, PE, POM itp. są krystaliczne.
Amorficzne tworzywa sztuczne podczas krzepnięcia nie mają jądra, a proces wzrostu ziaren polega jedynie na “zamrożeniu” wolnego łańcucha makrocząsteczkowego, takiego jak PS, PVC, PMMA, PC itp.
Klasyfikacja odbicia żywicy od ciepła
Zgodnie z odbiciem jego tworzywa sztucznego na ciepło, można podzielić na termoplastyczne i termoutwardzalne tworzywa sztuczne dwie kategorie: termoplastyczne tworzywo sztuczne charakteryzuje się tym, że po podgrzaniu można je zmiękczyć, schładzając z powrotem do postaci stałej.
Ten odwracalny proces może być powtarzany wielokrotnie. Na przykład PS, PVC, PE, PP, POM itp.; podczas gdy tworzywa termoutwardzalne charakteryzują się zdolnością do przekształcania się w stopiony plastik w określonej temperaturze.
Jeśli jednak nadal będziesz podnosić temperaturę, wydłużenie czasu ogrzewania wewnętrznego polimeru spowoduje sieciowanie i zestalenie. Nie można już używać metody ogrzewania, aby zmiękczyć go do pierwotnego stanu, nie można powtórzyć przetwarzania. Takie jak żywice epoksydowe, furanowe, aminowe, fenolowe itp.
Klasyfikacja właściwości użytkowych różnych tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne dzieli się zazwyczaj na trzy rodzaje: tworzywa ogólnego przeznaczenia, tworzywa konstrukcyjne i tworzywa specjalne.
(1) Tworzywa ogólnego przeznaczenia Termin ten oznacza zazwyczaj tworzywa produkowane w dużych ilościach, o szerokim zastosowaniu, dobrych właściwościach przetwórczych i niskiej cenie. Do pięciu głównych tworzyw ogólnego przeznaczenia należą polietylen (PE), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PTFE), polistyren (PS) i ABS; wszystkie są termoplastami.
(2) Tworzywa konstrukcyjne Termin ten oznacza zazwyczaj tworzywa zdolne do przenoszenia określonych obciążeń zewnętrznych, o dobrych właściwościach mechanicznych, odporności na wysokie i niskie temperatury oraz dobrej stabilności wymiarowej. Mogą być stosowane jako materiały konstrukcyjne; przykładami są poliamid i polisulfon.
W inżynierii tworzywa sztuczne dzielą się na dwie kategorie:
A: Tworzywa konstrukcyjne ogólnego zastosowania Do tej grupy należą poliamid, poliacetal, poliwęglan, modyfikowany polieter fenylenowy, poliester termoplastyczny, polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej, polimer metylopentenu, kopolimer alkoholu winylowego i inne materiały.
B: Specjalne tworzywa konstrukcyjne Specjalne tworzywa konstrukcyjne występują w odmianach usieciowanych i nieusieciowanych. Do usieciowanych należą poliamino-bismaleimid, politriazyna, usieciowany poliimid i żaroodporna żywica epoksydowa. Nieusieciowane to między innymi polisulfon, polieterosulfon, siarczek polifenylenu, poliimid i polieteroeteroketon (PEEK).
(3) Tworzywa specjalne Termin ten oznacza zazwyczaj tworzywa o szczególnych funkcjach, stosowane między innymi w lotnictwie i technice kosmicznej. Fluoropolimery i silikony cechują się wyjątkową odpornością na wysoką temperaturę, właściwościami samosmarującymi i innymi specjalnymi funkcjami, natomiast tworzywa wzmacniane i pianki wyróżniają się dużą wytrzymałością, dobrym tłumieniem i innymi szczególnymi właściwościami. Materiały te należą do kategorii tworzyw specjalnych.
A. Tworzywa wzmacniane: Surowce do tworzyw wzmacnianych można podzielić według postaci na trzy grupy: granulowane (na przykład tworzywa wzmacniane wapniem), włókniste (na przykład tworzywa wzmacniane włóknem szklanym lub tkaniną szklaną) oraz płatkowe (na przykład tworzywa wzmacniane miką).
Zgodnie z materiałem można podzielić na tworzywa sztuczne wzmocnione tkaniną (takie jak tworzywa sztuczne wzmocnione szmatą lub azbestem), nieorganiczne tworzywa sztuczne wypełnione minerałami (takie jak tworzywa sztuczne wypełnione kwarcem lub miką), tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem (takie jak tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem węglowym) trzy.
B. Pianki: Pianki można podzielić na trzy grupy: sztywne, półsztywne i miękkie.
Twarda pianka nie jest elastyczna, twardość przy ściskaniu jest bardzo duża, tylko osiągnięcie pewnej wartości naprężenia powoduje odkształcenie, a odprężenie nie może zostać przywrócone do pierwotnego stanu.
Miękka pianka jest elastyczna, twardość na ściskanie jest bardzo mała, łatwo się odkształca, odprężenie można przywrócić do stanu pierwotnego, odkształcenie resztkowe jest niewielkie.
Elastyczność i inne właściwości pianki półsztywnej znajdują się pomiędzy pianką sztywną a miękką.
Jakie są popularne tworzywa sztuczne?
(1) Poliolefiny Poliolefiny to ogólna nazwa polimerów olefinowych, obejmująca zazwyczaj homopolimery i kopolimery etylenu, propylenu oraz butylenu.
Główne odmiany to polietylen o niskiej gęstości (LDPE), liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE), polietylen o średniej gęstości (MDPE), polietylen o wysokiej gęstości (HDPE), polietylen o bardzo wysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE) i chlorowany polietylen (CPE).
Chlorowany polietylen (CPE); kopolimer etylenowo-propylenowy, kopolimer etylen-octan winylu (EVA); polipropylen (PP), chlorowany polipropylen (PPC), wzmocniony polipropylen (RPP) wzmocniony polipropylen (RPP) polibutylen (PB) itp.
Podstawowymi zastosowaniami polietylenu są plastikowe torby, folie, pojemniki, w tym butelki, oraz geomembrany.
(2) Polichlorek winylu (PVC) Polichlorek winylu do formowania wtryskowego jest produktem polimeryzacji suspensyjnej. Ze względu na postać cząstek występuje w odmianie zwartej i porowatej.
Zmodyfikowane odmiany polichlorku winylu to: chlorowany polichlorek winylu (CPVC), kopolimer chlorku winylu i octanu winylu, kopolimer chlorku winylu i chlorku winylu (PVDC).
Chlorek winylu - kopolimer kauczuku etylenowo-propylenowego, odporny na zimno PVC będący kopolimerem chlorku winylu i bezwodnika maleinowego.
Istnieją dwa rodzaje PVC do produkcji formowania wtryskowego: jeden to granulat z mokrej mieszanki, czyli mieszanina różnych dodatków, takich jak stabilizatory, środki pomocnicze do przetwórstwa, smary, modyfikatory udarności, stabilizatory złożone itp., które są mieszane i wytłaczane na granulki. Drugi to sucha mieszanka PVC w postaci niezgranulowanego proszku.
(3) Żywice styrenowe Żywice styrenowe to ogólna nazwa żywic będących homopolimerami i kopolimerami styrenu. W ostatnich latach są modyfikowane w celu ograniczenia kruchości i niskiej odporności cieplnej.
Zastosowanie gumy i innych mieszanek oraz metod szczepienia w celu opracowania serii zmodyfikowanych odmian. Takich jak akrylonitryl, butadien, a-metylostyren, metakrylan
Bezwodnik maleinowy i inne kopolimery binarne mogą poprawić odporność chemiczną i kruchość; kopolimery z akrylonitrylo-butadienowym ABS to bardzo dobra udarność i właściwości przetwórcze tworzyw konstrukcyjnych.
ABS nie ma jednak dobrej odporności chemicznej i nie powinien być stosowany w aplikacjach wymagających izolacji elektrycznej lub odporności na promieniowanie UV.
Obecnie tworzywa styrenowe mają gatunek ogólnego przeznaczenia, gatunek piankowy, gatunek udarnościowy oraz AS, ABS itp. AS ma gatunek ogólnego przeznaczenia AS (I) i gatunek żaroodporny AS (II).
(4) Tworzywa akrylowe Do tworzyw akrylowych zalicza się zwykle polimetakrylan metylu (PMMA), powszechnie znany jako szkło akrylowe, oraz polimer włóknotwórczy — poliakrylonitryl. Są to polimery pochodne kwasu akrylowego.
PMMA do wtrysku w klasie do formowania wtryskowego wytwarzana metodą polimeryzacji zawiesinowej, dostępna w klasie ogólnego przeznaczenia, klasie odporności na ciepło oraz klasie wysokiej płynności.
(5) Żywice poliamidowe Żywica poliamidowa, znana także jako nylon (PA), należy do najwcześniej opracowanych tworzyw konstrukcyjnych; w postaci włókna określana jest jako spandex. Dostępne odmiany obejmują PA6, PA610, PA612, PA66, PA1010 i nylon wysokowęglowy.
PA66 i elastyczna mieszanka super wytrzymałego PA i aromatycznego poliamidu.
(6) Poliestry liniowe Żywice, których łańcuchy polimerowe zawierają wiązania estrowe lub eterowe, a nie mają rozgałęzień ani struktury usieciowanej, są zbiorczo określane jako liniowe poliestry lub liniowe polietery.
Produkcja krajowa obejmuje poliwęglan typu bisfenol A (PC), modyfikowany poliwęglan, politereftalan etylenu (poliester, PET), politereftalan butylenu (PBT), polipropyleny (typu bisfenol A), poliformaldehyd (POM) itp.
PC jest amorficznym polimerem termoplastycznym, czysty PC ma dobrą ogólną wydajność, ale jest łatwy do pękania naprężeniowego, odporności na zużycie i słabej płynności, obecne zastosowanie PE, ABS, PS, PMMA i jego mieszanie w celu przezwyciężenia powyższych wad.
PET jest używany głównie jako włókno i rzadziej jako folia, podczas gdy wzmocniony włóknem szklanym (FRPET) jest najczęściej używany do formowania wtryskowego, PBT i PET są krystalicznymi termoplastycznymi liniowymi poliestrami.
Poliaryleny (bisfenol A), które są podobne do amorficznych tworzyw konstrukcyjnych PC.
Istnieją dwa rodzaje poliformaldehydu (POM), homopolimer i kopolimer, z których oba są polimerami krystalicznymi. Stabilność termiczna homopolimeru jest słabsza niż kopolimeru POM, a zakres temperatur przetwarzania jest wąski.
Ponadto istnieje również POM zawierający olej, który jest kopolimerem POM z płynnym smarem i stearynianowymi środkami powierzchniowo czynnymi. POM zawierający olej ma mały współczynnik tarcia.
Odpowiedni materiał nie jest łatwy w transporcie, dlatego do produkcji powszechnie używana jest wtryskarka z cylindrem szczelinowym.
(7) Fluoropolimery Do fluoropolimerów należą politetrafluoroetylen (PTFE), kopolimer tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), politrifluorochloroetylen (PCTFE), polifluorek winylidenu (PVDF), polifluorek winylu (PVF) i inne materiały.
Główną różnicą między PCTFE i PTFE w strukturze molekularnej jest obecność atomów chloru, które łamią symetrię PTFE i zmniejszają układanie się łańcucha makrocząsteczkowego, czyniąc go bardziej elastycznym.
PCTFE jest bardziej wrażliwy na ciepło i łatwo ulega rozkładowi w wysokich temperaturach. Polifluorek winylidenu (PVDF) to biała, sproszkowana, krystaliczna żywica termoplastyczna.
(8) Tworzywa celulozowe Tworzywa celulozowe powstają z żywic celulozowych otrzymywanych w wyniku reakcji naturalnej celulozy z kwasami nieorganicznymi lub organicznymi oraz z dodatkiem plastyfikatorów. Celuloza jest najstarszym półsyntetycznym tworzywem termoplastycznym.
Powszechnie stosowane są azotan celulozy, octan celulozy, maślan octanu celulozy, a octan celulozy jest głównym materiałem do formowania wtryskowego.
(9) Żywice odporne na wysoką temperaturę Należą do nich polisulfon, poliarylosulfon, sulfon polieterofenylowy, siarczek polifenylenu, polieter fenylenowy i poliimid. Polimery te zawierają w głównym łańcuchu cząsteczki grupy arylowe lub struktury heterocykliczne, dzięki czemu są odporne na wysoką temperaturę i promieniowanie.
Są one odporne na promieniowanie i mają wysoką udarność oraz stabilność wymiarową.
Polisulfon (PSF), polisulfon bisfenolu A jest liniowym polimerem termoplastycznym, który ma formalną strukturę, ale pozostaje w amorficznej formie strukturalnej. Polisulfon ma wyższą lepkość i jest bardziej zależny od temperatury niż od szybkości ścinania.
Jest to przeciwieństwem polietylenu, który jest podobny do poliwęglanu. W usłudze wtrysku plastikowego, gdy szybkość ścinania jest niska, wpływ temperatury na efekt pęcznienia nie jest znaczący.
Polisulfon eteru fenylenowego (PES), który nie zawiera grup alifatycznych w swojej strukturze molekularnej, jest lepszy pod względem odporności na ciepło i tlen. Może być używany przez długi czas w zakresie 180 ~ 200 stopni, a temperatura topnienia wynosi 50 ~ 350 stopni.
Eter polifenylenowy (PPO), PPO i wiele innych tworzyw termoplastycznych są inne; właściwości reologiczne stopu są zbliżone do właściwości płynu newtonowskiego, a lepkość nie zależy znacząco od szybkości ścinania. Do formowania wtryskowego stosuje się również modyfikowane etery polifenylenowe i chlorowane polietery.
Siarczek polifenylenu (PPS, Retten), nowy rodzaj tworzywa konstrukcyjnego o doskonałych ogólnych parametrach, jest obecnie najlepszym materiałem do produkcji czopów i łożysk.
Trudności związane z bezpośrednim przetwarzaniem muszą zatem zostać wstępnie usieciowane, aby poprawić płynność. Plastikowy materiał do formowania wtryskowego PSS jest bardzo podobny do HDPE, ale różnica polega na tym, że PSS wymaga wyższego formowania. Temperatura jest wyższa: przy 343 stopniach płynność jest równoważna płynności HDPE.
Kauczuk termoplastyczny (TPR), innymi słowy elastomer, to kolejny materiał do formowania wtryskowego. Zawiera mieszankę części plastikowych i gumy. Używany do produkcji części samochodowych, takich jak przewody i izolacja kabli, a także do innych zastosowań jako sprzęt gospodarstwa domowego.
Termoplastyczny poliuretan (TPU) TPU ma wiele różnych właściwości, takich jak elastyczność, przezroczystość i odporność. Jego cechą charakterystyczną są miękkie i twarde segmenty. Głównym zastosowaniem tego typu plastiku są etui na telefony komórkowe, a także ochraniacze na klawiaturę i obuwie.
Jakie są popularne wypełniacze?
Tworzywo sztuczne może być czystą żywicą lub mieszanką z różnymi dodatkami, żywica działa jako spoiwo. Celem dodawania dodatków do mieszaniny jest poprawa właściwości fizycznych i mechanicznych czystej żywicy, poprawa wydajności przetwarzania, poprawa słabej odporności lub oszczędność żywicy przy niskich kosztach.
Do powszechnie stosowanych napełniaczy używanych w produkcji materiałów do formowania wtryskowego należą napełniacze ogólne, metalowe, organiczne, z krótkich włókien i z długich włókien.
Dodanie tych napełniaczy może obniżyć koszt niestandardowych produktów formowanych wtryskowo i zwiększyć efektywność ekonomiczną. Może także poprawić właściwości fizyczne, mechaniczne, chemiczne i fotoelektryczne, a ponadto właściwości przetwórcze i reologiczne, zmniejszyć lepkość oraz ułatwić dyspersję.
Ogólne wypełniacze to wapień, węglan wapnia, talk, krzemian wapnia, mika, wodorotlenek glinu, siarczan wapnia, produkty uboczne rolnictwa itp.
Wypełniacz organiczny jest głównym wypełniaczem w produktach z tworzyw sztucznych, istnieją materiały naturalne i syntetyczne, w tym drewno, mączka drzewna, kora ziarna brody, celuloza roślin bawełny itp.; materiały syntetyczne to celuloza pochodząca z recyklingu, w tym sztuczne tkaniny, włókno poliakrylonitrylowe, włókno nylonowe, włókno poliestrowe itp.
Niektóre wypełniacze dodawane do materiałów do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych muszą być traktowane modyfikatorami powierzchni, proces obróbki jest zgodny z teorią chemii międzyfazowej, teorią zwilżania powierzchni wypełniacza i polimeru w teorii interakcji kwasowo-zasadowej oraz teorią mieszania, aby nadać materiałowi doskonałe właściwości.
Obecnie powszechnie stosowane modyfikatory powierzchni to silanowy środek sprzęgający, tytanianowy środek sprzęgający, środek do obróbki silikonu itp. Te modyfikatory powierzchni mogą dodatkowo poprawić skuteczność wypełniacza.
Potrzebujesz wyceny projektu formowania wtryskowego?Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.
Poproś o bezpłatną wycenę → Zapoznaj się z naszym Kompletnym przewodnikiem po formowaniu wtryskowym, aby uzyskać kompleksowy przegląd.
