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

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.

Выбор подходящего пластика требует понимания назначения и требований к конечному продукту. Ниже приведены основные аспекты для определения оптимального материала.

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.

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.

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 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

1. 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;
2. 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;
3. HIPS (ударопрочный полистирол): экономичный материал с высокой обрабатываемостью и возможностью декорирования. Находит применение в производстве упаковки и пластиковых изделий;
4. Поликарбонат (PC): инженерный термостойкий пластик с отличными электроизоляционными свойствами. Поликарбонат востребован в электронике и для создания огнестойких компонентов;
5. 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.

• 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.

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.

• 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.

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.

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

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

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

• Высокая стоимость за килограмм.

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

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

• 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.

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

• Придание материалам запаха с помощью ароматизаторов.

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

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

• 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.

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

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

• 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.

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.