Aké typy plastov môžu byť spracované vstrekovacími lismi?

Ako základné vybavenie spracovania plastov dosahujú vstrekovacie stroje vysokú presnosť a účinnosť zahrievaním termoplastických alebo termosetových plastov do roztaveného stavu a vstrekovaním dutín foriem. Spracováva širokú škálu produktov, od každodenných produktov až po priemyselné komponenty, pokrývajúcich viac ako 20 druhov plastov. V tomto článku sú typy plastov používaných vo vstrekovacích strojoch analyzované systematicky zo štyroch hľadísk: klasifikácia materiálu, výkonnostné charakteristiky, adaptabilita spracovania a typické aplikačné scenáre.

Komoditné plasty predstavujú viac ako 70 % celosvetovej spotreby plastov a vyznačujú sa vysokou produkciou, nízkymi nákladmi a stabilným spracovateľským výkonom. Sú to hlavné materiály používané vo vstrekovacích lisoch.
1.1 Polyetylén
Polyetylén (HDPE) a LDPE sú dva druhy plastov s najvyššou výťažnosťou. Molekulový reťazec polyetylénu s vysokou hustotou (HDPE) je tesne usporiadaný, má dobrú tuhosť a odolnosť voči chemikáliám a často sa používa pri výrobe veľkých kontajnerov, ako sú obratové boxy a odpadkové koše. Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE) má dobrú flexibilitu vďaka svojej rozvetvenej štruktúre a je široko používaný vo flexibilných výrobkoch, ako sú fólie a baliace vrecká. Počas vstrekovania musí HDPE udržiavať teplotu vo valci medzi 220 ° C a 260 ° C, aby sa zabránilo degradácii, zatiaľ čo LDPE sa môže spracovávať pri teplotách medzi 180 ° C a 220 °.
1.2 Polypropylén (PP)
Polypropylén má najnižšiu hustotu plastov (0,9 – 0,91 g/cm3), vynikajúcu odolnosť proti únave a tepelnú odolnosť (bod topenia 160 -170 stupeň ) a je preferovaným materiálom pre nárazníky a kryty spotrebičov. Počas vstrekovania sa polypropylén ľahko deformuje v dôsledku rôznych rýchlostí kryštalizácie, takže je potrebné optimalizovať teplotu formy (odporúčané 80-100 stupňov) a udržiavať tlak (odporúčaný 60-80% vstrekovací tlak), aby sa kontrolovalo zmršťovanie.
1.3 Polystyrén
PS je známy svojimi vynikajúcimi optickými vlastnosťami (88-92% priepustnosť svetla), ale jeho krehkosť a tepelná odolnosť (teplota odklonu tepla 70-90 stupňov) obmedzujú jeho použitie. Vysoko odolný polystyrén (HIPS) je butadiénový polymér, ktorý je tri až päťkrát pevnejší ako PS a je široko používaný v krytoch hračiek a počítačových klávesníc. Technológia vstrekovania výfukových plynov efektívne rieši problém prchavých zvyškov pri spracovaní PS a zlepšuje kvalitu povrchu produktu.
1.4 akrylonitril-butadién-styrénový kopolymér (ABS)
ABS kombinuje chemickú odolnosť akrylonitrilu, húževnatosť butadiénu a spracovateľnosť styrénu, aby sa stal najpoužívanejším technickým plastom. Vicat má teplotu mäknutia 100-105 stupňov a rázovú húževnatosť 3 až 4-krát vyššiu ako PS a je obzvlášť vhodný na výrobu elektronických krytov a častí interiéru automobilov, ktoré vyžadujú odolnosť voči vonkajším silám. Dvojfarebné vstrekovanie umožňuje kombinovať ABS s inými materiálmi, ako je PC, aby sa splnili rôzne požiadavky na dizajn produktu.

Technické plasty majú vynikajúce mechanické vlastnosti, tepelnú stabilitu a chemickú odolnosť. Aj keď je drahý, hrá nenahraditeľnú úlohu v špičkovej{1}}výrobe.
2.1 Polyamid (PA, nylon)
Z rodiny PA sú najpoužívanejšie PA6 a PA66 kvôli ich vyváženým mechanickým a spracovateľským vlastnostiam. Rozsah teploty topenia je 220-265 stupňov, rýchlosť absorpcie vody je 2-3% a stabilita veľkosti je samozrejme ovplyvnená vlhkosťou. Fiberglass Enhanced PA (GFPA) zvyšuje pevnosť v ťahu na viac ako 200 MPa a teplotu tepelnej deformácie na viac ako 200 stupňov, vďaka čomu je ideálny pre presné mechanické komponenty, ako sú ozubené kolesá a ložiská. Počas vstrekovania je nevyhnutná prísna kontrola teplôt valca (PA6: 240-260 stupňov; PA66: 270-290 stupňov) a suchých podmienok (120 stupňov + 4 hodín sušenia).
2.2 Polykarbonát (PC)
Známe ako „nepriestrelné lepidlo“, PC vykazovalo 300-násobok rázovej húževnatosti a 89 89% priepustnosti svetla ako sklo 89, ale slabú odolnosť proti oderu (povrch bol len 2H). Zliatiny PC/ABS zmiešané s ABS výrazne zlepšili celkový výkon produktu a stali sa štandardným materiálom pre kryty notebookov a prístrojové dosky automobilov. Počas vstrekovania je potrebný vysoký vstrekovací tlak (80-120 MPa) a rýchle vstrekovanie (rýchlosť vstrekovania väčšia alebo rovná 100 mm/s), aby sa zabránilo zamrznutiu taveniny, a odporúča sa teplota formy 80-100 stupňov.
2.3 Polyoxymetylén (POM)
POM je známa ako "super oceľ" s tvrdosťou (tvrdosť Rockwella M85-105), odolnosťou proti oderu blízkou kovu a vynikajúcou rozmerovou stálosťou (koeficient lineárnej rozťažnosti iba 6×10−5/ stupeň). Pridaním polytetrafluóretylénového (PTFE) maziva možno koeficient trenia znížiť na menej ako 0,1, je ideálnym materiálom pre prevody, posúvače a iné komponenty prevodovky. Počas vstrekovania by sa mala teplota vo valci regulovať medzi 190 a 210 stupňami Celzia, aby sa zabránilo rozkladu plynného formaldehydu.

Termosetové plasty tuhnú chemickými reakciami počas lisovania a vytvárajú nevratnú sieťujúcu štruktúru, vhodnú pre špeciálne podmienky vyžadujúce vysokú teplotnú a chemickú odolnosť.
3.1 Fenolické plasty (PF)
PF je prvý priemyselne vyrobený termosetový plast s vynikajúcou elektrickou izoláciou, tepelnou odolnosťou (nepretržitá teplota 150 stupňov) a retardáciou horenia (index kyslíka väčším alebo rovným 30 %), ale krehkým a zlou tekutosťou pri spracovaní. Pridaním spevňujúcich činidiel a prostriedkov na zlepšenie toku môže vyrábať elektrické spínače a zásuvky. Počas vstrekovania by sa teplota valca mala regulovať medzi 70 a 90 stupňami, teplota formy medzi 150 a 180 stupňami a vstrekovacie tlaky medzi 120-150 MPa, aby sa prekonal vysoký odpor viskozity.
3.2 epoxidové živice (EP)
EP je známy pre svoju vynikajúcu priľnavosť (pevnosť v šmyku 20 MPa alebo viac) a chemickú odolnosť a je široko používaný v elektronických obaloch a kompozitných matriciach. Pridaním anorganických plnív (ako je práškový oxid kremičitý) možno výrazne znížiť zmršťovanie (z 2 % na menej ako 0,1 %) a zlepšiť presnosť rozmerov. Vstrekovanie si vyžaduje špecializované skrutky (pomer strán väčší alebo rovný 20:1) a vysokotlakové{7}}systémy vstrekovania (tlak väčší alebo rovný 200 MPa) s teplotami formy regulovanými medzi 120 a 150 stupňami .

Špeciálne plasty poskytujú špeciálne vlastnosti vďaka dizajnu molekulárnej štruktúry, aby spĺňali špičkové{0}}nároky v kozmickom, medicínskom a iných oblastiach.
4.1 Polytetrafluóretylén
PTFE (PTFE) má najširší rozsah prevádzkových teplôt (-200 až 260 stupňov), najvyššiu chemickú stabilitu (odolnosť voči korózii kráľovskej vody) a najnižší koeficient trenia (0,04). Avšak jeho extrémne vysoká viskozita taveniny (1010-1012 Pa.S) sťažuje tradičné vstrekovanie. Na zníženie viskozity taveniny je potrebné lisovanie za studena, spekanie alebo modifikácia polytetrafluóretylénu (ako sú plnené sklenené vlákna). Modifikované PTFE produkty sú široko používané v tesneniach a držiakoch ložísk.
4.2 Polyéteréterketón
PEEK má dlhodobú{0}}teplotu 240 stupňov, krátkodobú -odolnosť voči teplote 315 stupňov a pevnosť v ťahu 90-100 MPa. PEEK vystužený uhlíkovými-vláknami{10}}zlepšuje modul pružnosti na 140 GPa, čo je blízko k úrovni hliníkovej zliatiny, a je široko používaný v leteckých konštrukciách a lekárskych implantátoch. Vstrekovanie si vyžaduje špecializované vysokoteplotné skrutky (teplota valca 380 – 420 stupňov) a vysokotlakové systémy (tlak väčší alebo rovný 250 MPa), pričom teplota formy je regulovaná od 180 stupňov C do 200 stupňov .
V. Trendy v technológii spracovania
S rozvojom materiálovej vedy a technológie zariadení sa rozširujú možnosti spracovania vstrekovacích lisov:
Lisovanie kompozitov z viacerých{0}}materiálov: Laminované spájanie materiálov PC/ABS, PA/GF a iných kompozitov je možné dosiahnuť pomocou technológie spoločného vstrekovania{1}} na zlepšenie komplexného výkonu produktu.
Mikrovstrekovanie: Vývoj ultra{0}}presných skrutiek (priemer menší alebo rovný 10 mm) a riadiacich systémov s vysokou-reakciou na výrobu mikrosúčiastok, ako sú ozubené kolesá a konektory s hmotnosťou menšou ako 0,1 g.
Pomocné plynové vstrekovanie: pomocná náplň s vysokým tlakom dusíka sa používa na zníženie stôp spôsobených rozdielmi v hrúbke steny produktu. Je vhodný na panely dverí automobilov, kryty veľkých spotrebičov a iné hrubostenné-komponenty.
Spracovanie plastov so zdrojom bioenergie: prispôsobte sa vlastnostiam kyseliny polymliečnej, polyhydroxyapatitu a iných materiálov, vyvíjajte špeciálne skrutkové štruktúry a systém kontroly teploty, podporte industrializáciu materiálov na ochranu životného prostredia.
Záver:
vstrekovacie lisy sa rozšírili z tradičných komoditných plastov na technické plasty, termosetové plasty a dokonca aj na špeciálne plasty, čím pokrývajú výrobné potreby od mikrometrových{0}}presných dielov až po mikrónové{1}}veľké konštrukčné komponenty. S rozvojom technológie modifikácie materiálov a inteligencie zariadení budú procesy vstrekovania naďalej zohrávať ústrednú úlohu v špičkovej-výrobe, čím posúvajú priemysel plastov smerom k vysokovýkonnému,-výkonnému, multifunkčnému a udržateľnému rozvoju.