656 подписчиков

Как выбрать пластик для литья под давлением и не ошибиться: полное руководство

24 февраля24 фев

12 мин

Оглавление

Рекомендации по выбору материала
Термопластичные и термореактивные пластмассы
Типы пластмасс и их свойства

Литьё пластика под давлением — это один из самых распространённых и эффективных методов производства изделий из полимеров. Этот процесс заключается в том, что расплавленный пластик под высоким давлением впрыскивается в пресс-форму, где он охлаждается и затвердевает, принимая её форму. Технология позволяет создавать изделия практически любой сложности — от мелких деталей с высокой точностью до крупногабаритных конструкций. Литьё под давлением широко применяется в автомобильной, медицинской, электронной, пищевой и многих других отраслях благодаря своей универсальности, скорости и возможности массового производства.

Ключевым элементом процесса является термопластавтоматы (ТПА) — оборудование, которое обеспечивает плавление пластика, его впрыск в форму и последующее охлаждение. Современные термопластавтоматы оснащены системами автоматизации, которые позволяют точно контролировать параметры процесса: температуру, давление, скорость впрыска и время охлаждения. Это особенно важно при работе с материалами, требующими особых условий переработки, такими как поликарбонат (PC) или полиэфирэфиркетон (PEEK). Например, для PEEK критически важно поддерживать высокую температуру плавления (около 343°C) и строго контролировать время цикла, чтобы избежать дефектов изделия. Таким образом, выбор подходящего термопластавтомата напрямую влияет на качество конечного продукта и эффективность производства.

Эта статья посвящена ключевым аспектам выбора пластика для литья под давлением. В ней мы рассмотрим основные типы пластиков, их свойства и области применения, а также расскажем, как выбрать подходящий материал для ваших задач. Вы узнаете о различиях между термопластичными и термореактивными пластмассами, особенностях аморфных и полукристаллических полимеров.

Термопластичные и термореактивные пластмассы

Все пластмассы делятся на две основные категориипо отношению к нагреванию:

Термореактивные: При нагревании происходит необратимая химическая реакция. Эти материалы сложно перерабатывать, но они устойчивы к температуре и химическим воздействиям.
Термопластичные: Могут многократно переплавляться. Они легче поддаются переработке и составляют основу большинства полимерных изделий.

Типы пластмасс и их свойства

Пластмассы делятся на аморфные и полукристаллические, различающиеся структурой молекул.

Аморфные пластмассы:

Меньшая усадка при охлаждении;
Повышенная прозрачность;
Хорошо подходят для изделий с жесткими допусками;
Низкая химическая устойчивость, могут быть хрупкими.

Полукристаллические пластмассы:

Непрозрачные;
Высокая устойчивость к истиранию и химическим воздействиям;
Менее хрупкие, но имеют более высокую усадку.

Выбор подходящего пластика

Успешный выбор подходящего пластика начинается с понимания его физических свойств и ключевых характеристик. Это особенно важно при подборе материала для литья под давлением, где от правильного решения зависит качество и долговечность изделия.

Для упрощения процесса сначала определите нужный вам тип пластика, а затем его категорию: обычный, инженерный или специального назначения. Затем сосредоточьтесь на конкретных параметрах, которые необходимы для вашего изделия, таких как прозрачность, термостойкость, химическая устойчивость или другие характеристики. Давайте рассмотрим основные типы пластмасс, их свойства и примеры применения, чтобы помочь вам сделать осознанный выбор.

Аморфные пластмассы: особенности и примеры применения

Аморфные пластики не имеют чёткой кристаллической структуры, что делает их прозрачными и стабильными по размерам. Эти материалы находят применение в различных отраслях благодаря своим уникальным свойствам.

Примеры и характеристики аморфных материалов

Полистирол (PS): прозрачный и хрупкий материал, широко используемый для изготовления точных изделий. Полистирол идеально подходит для производства одноразовой посуды, таких как пластиковые столовые приборы и пенопластовые чашки;
ABS (акрилонитрилбутадиенстирол): прочный и жёсткий пластик, объединяющий свойства акрилонитрила, стирола и полибутадиена. Его глянцевая поверхность и стойкость к выцветанию делают ABS популярным в производстве корпусов приборов и автомобильных деталей;
HIPS (ударопрочный полистирол): экономичный материал с высокой обрабатываемостью и возможностью декорирования. Находит применение в производстве упаковки и пластиковых изделий;
Поликарбонат (PC): инженерный термостойкий пластик с отличными электроизоляционными свойствами. Поликарбонат востребован в электронике и для создания огнестойких компонентов;
Полиэтиленимин (PEI): высокоэффективный аморфный материал. PEI отличается высокой прочностью, термостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям, что делает его незаменимым в аэрокосмической промышленности.

Аморфные пластмассы находят применение там, где важны точность, термостойкость и электроизоляционные свойства, от бытовых изделий до высокотехнологичных компонентов.

Основные свойства

Размягчаются в широком температурном диапазоне;
Легко поддаются формовке при нагревании;
Обладают светопропускающими свойствами;
Легко скрепляются с использованием растворителей;
Склонны к растрескиванию под воздействием напряжений;
Низкий предел усталости;
Подходят для структурных применений, но не используются для несущих или износостойких элементов.

Аморфные высокотехнологичные термопластичные материалы

Ключевые характеристики:

Высокая цена;
Высокая температура переработки;
Отличная прочность и жёсткость;
Хорошая устойчивость к химическим воздействиям;
Прозрачный материал;
Устойчивость к горячей воде и пару.

Материалы:

Полисульфон (PSU);
Полиэфиримид (PEI);
Полиэфирсульфон (PES);
Полиарилсульфон (PAS);
Полиарилэфирсульфоны (PAES).

Аморфные инженерные материалы

Ключевые характеристики:

Средняя цена;
Средняя термостойкость;
Умеренная механическая прочность;
Хорошая стойкость к ударным нагрузкам;
Стабильность размеров;
Хорошие оптические качества;
Пропускает свет.

Материалы:

Поликарбонат (PC);
Полифениленоксид (MOD PPO);
Полифениленэфир (MOD PPE);
Термопластичный полиуретан (TPU).

Аморфные материалы повседневного назначения

Ключевые характеристики:

Низкая цена;
Низкая температурная устойчивость и прочность;
Стабильность размеров;
Прозрачность;
Низкий коэффициент трения;
Низкое влагопоглощение;
Хорошие показатели электропроводности и жесткости.

Материалы:

Полиметилметакрилат (PMMA);
Полистирол (PS);
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS);
Поливинилхлорид (PVC);
Полиэтилентерефталатгликоль (PETG);
Ацетобутират целлюлозы (CAB).

Полукристаллические полимеры

Полукристаллические пластики имеют регулярную кристаллическую структуру, что придаёт им исключительную прочность, устойчивость к химическим воздействиям. Эти свойства делают их востребованными в самых различных отраслях.

Примеры полукристаллических полимеров

PEEK (полиэфирэфиркетон):
Обладает высокой прочностью, термостойкостью и химической устойчивостью;
Применение: производство медицинских имплантатов, подшипников и деталей насосов.
PA (нейлон, полиамид):
Популярный инженерный пластик с отличной стойкостью к износу и химическим воздействиям, минимальной деформацией и низкой усадкой;
Применение: автомобильная промышленность, где материал служит лёгкой альтернативой металлу, а также экологичные версии для устойчивого производства.
PP (полипропилен):
Гибкий, химически стойкий и экономичный материал;
Применение: упаковка, трубы, бытовые товары и бутылки.
Celcon® (ацеталь):
Износостойкий материал с отличной стабильностью размеров;
Применение: механические детали, шестерни, втулки.
LDPE (полиэтилен низкой плотности):
Ударопрочный и влагостойкий пластик;
Применение: производство плёнок, упаковки и изоляции.

Основные свойства:

Имеют определённую точку плавления;
Сложнее формуются под воздействием температур;
Обычно не прозрачны;
Сложно скрепляются;
Высокая устойчивость к механическим воздействиям;
Высокий предел усталости;
Применяются для несущих и износостойких изделий.

Полукристаллические высокотехнологичные термопластичные материалы

Ключевые характеристики:

Высокая цена;
Высокая температура переработки;
Высокая жёсткость;
Хорошая химическая устойчивость;
Превосходные электрические свойства;
Низкий коэффициент трения;
Хорошая прочность.

Материалы:

Поливинилиден фторид (PVDF);
Политетрафторэтилен (PTFE);
Этилен-хлортрифторэтилен (ECTFE);
Фторэтиленпропилен (FEP);
Политрифторхлорэтилен (PCTFE);
Перфторалкокси сополимер (PFA);
Полифениленсульфид (PPS);
Полиэфиркетон (PEEK).

Полукристаллические инженерные материалы

Ключевые характеристики:

Средняя цена;
Умеренная устойчивость к температурам;
Умеренная прочность;
Хорошая химическая устойчивость;
Хорошая несущая способность и износостойкость;
Низкий коэффициент трения;
Сложно соединять и смешивать.

Материалы:

Нейлон (Полиамид, PA);
Полиацеталь (POM);
Полиэтилентерефталат (PET);
Полибутилентерефталат (PBT);
Ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMW-PE).

Полукристаллические материалы повседневного назначения

Ключевые характеристики:

Низкая цена;
Низкая температурная устойчивость и прочность;
Низкий коэффициент трения;
Низкое влагопоглощение;
Хорошая электропроводимость и жёсткость;
Сложно соединять и смешивать.

Материалы:

Полиэтилен высокой плотности (HDPE);
Полиэтилен низкой плотности (LDPE);
Полипропилен (PP);
Полиметилпентен (PMP).

Имидизированные материалы

Имидизированные материалы относятся к категории высокопроизводительных пластиков, способных работать при высоких температурах. Они могут использоваться в условиях, где максимальная рабочая температура достигает примерно 260°C. Выбор пластикового материала для применения в условиях высокой температуры требует тщательного анализа данных о его свойствах.

Имидизированные материалы — это полимеры, в которых структура молекулы включает имидные группы. Эти материалы известны своей высокой термостойкостью, превосходными электрическими свойствами,.прочностью и устойчивостью к химическим воздействиям.

Примеры имидизированных материалов включают:

Полимид (PI);
Полиамид-имид (PAI);
Полибензимидазол (PBI).

Основные свойства:

Высокая термостойкость: сохраняют свои физические свойства даже при температурах выше 200°C;
Механическая прочность: способны выдерживать высокие нагрузки и износ;
Химическая стойкость: устойчивы к воздействию агрессивных химических сред;
Стабильность размеров: незначительно изменяются при воздействии температуры или влаги;
Низкий коэффициент трения: полезно для подшипников и других скользящих соединений.

Применение:

Аэрокосмическая промышленность;
Производство электрических компонентов;
Детали для автомобилей и оборудования, работающего в экстремальных условиях;
Медицинские приборы, требующие стабильности при стерилизации.

Недостатки:

Высокая стоимость за килограмм.

Имидизированные материалы часто рассматриваются как решение для задач, связанных с высокими температурами и агрессивной средой, где обычные пластики не справляются.

Добавки для улучшения свойств пластмасс

Производители пластмасс используют различные добавки для улучшения характеристик материалов и их адаптации под конкретные задачи. Основные виды добавок и их назначение приведены ниже.

1. Улучшение внешнего вида и поверхности:

Окрашивание: добавление пигментов и красителей для придания материала определенного цвета;
Повышение прозрачности: использование просветлителей;
Повышение блеска: добавление смесей полимеров;
Модификация поверхности (улучшение скольжения, проводимости, гидрофильности): применение скользящих агентов (слип), антистатиков, антифогов.

2. Борьба с дефектами формы

Снижение усадки, утяжин, коробления: использование нуклеаторов и вспенивателей.

3. Ароматизация:

Придание материалам запаха с помощью ароматизаторов.

4. Обеспечение долговечности:

Защита от солнечных (УФ) лучей: добавление светостабилизаторов (УФ-стабилизаторов);
Защита от нагрева: применение термостабилизаторов (антиоксидантов).

5. Обеспечение прочности и жесткости:

Использование современных полимеров и их смесей для улучшения характеристик;
Повышение жесткости: добавление нуклеаторов и минеральных наполнителей (например, мел, тальк, стекловолокно).

6. Защита содержимого и активная упаковка:

Поглощение ультрафиолетового излучения (280-400 нм): использование УФ-абсорберов;
Антимикробные свойства: добавление бактерицидных (антимикробных) агентов;
Барьерные свойства по кислороду, влаге, углекислоте: использование специальных полимеров (например, EVOH) и поглотителей кислорода, углекислого газа, влаги.

7. Повышение безопасности:

Снижение горючести и введение антипиренов: добавление галогенсодержащих и безгалогенных антипиренов.

8. Технологичность:

Облегчение процессов переработки: применение процессинговых (экструзионных) добавок;
Ускорение чистки: использование чистящих составов и концентратов.

9. Экологичность:

Снижение количества отходов при запуске: добавление термостабилизаторов (стоп-концентратов);
Повторная переработка вторичных полимеров: применение рециклизаторов;
Ускоренное разложение (биоразрушаемые полимеры): использование окси-биоразлагающих добавок.

Эти добавки помогают улучшить свойства материалов и адаптировать их для различных отраслей, таких как пищевая промышленность, электроника, строительство и медицинское производство.

Заключение:

Литьё пластика под давлением — это высокотехнологичный процесс, который открывает широкие возможности для создания изделий любой сложности и назначения. Современные термопластавтоматы, оснащённые системами автоматизации и контроля, позволяют добиться высочайшей точности и повторяемости, что делает их незаменимыми в таких отраслях, как автомобилестроение, медицина, электроника и производство потребительских товаров. Однако успех производства зависит не только от выбора оборудования, но и от правильного подбора материала. Современный рынок предлагает огромное разнообразие пластиков — от экономичных полипропилена (PP) и ABS до высокотехнологичных PEEK и PEI, каждый из которых обладает уникальными свойствами и областями применения. Наши специалисты помогут подобрать термопластавтомат, который идеально подойдет для реализации ваших идей.