אילו סוגי פלסטיק ניתן לעבד במכונות הזרקה?

כציוד הליבה של עיבוד פלסטיק, מכונות הזרקה משיגות דיוק ויעילות גבוהים על ידי חימום פלסטיק תרמופלסטי או תרמו-סטטוס להמסה והזרקת חללי עובש. היא מעבדת מגוון רחב של מוצרים, ממוצרים יומיומיים ועד רכיבים תעשייתיים, המכסה יותר מ-20 סוגי פלסטיק. במאמר זה, סוגי הפלסטיק המשמשים במכונות הזרקה מנותחים באופן שיטתי מארבעה היבטים: סיווג חומרים, מאפייני ביצועים, התאמה לעיבוד ותרחישי יישום טיפוסיים.

פלסטיק סחורות מהווה למעלה מ-70% מצריכת הפלסטיק העולמית ומאופיין בייצור גבוה, עלות נמוכה וביצועי עיבוד יציבים. הם החומרים העיקריים המשמשים במכונות הזרקה.
1.1 פוליאתילן
פוליאתילן (HDPE) ו-LDPE הם שני סוגי הפלסטיק עם התשואה הגבוהה ביותר. השרשרת המולקולרית של פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) מסודרת באופן הדוק, בעלת קשיחות טובה ועמידות כימית, והיא משמשת לעתים קרובות בייצור של מיכלים גדולים כגון קופסאות מחזור ופחי אשפה. לפוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) יש גמישות טובה בשל המבנה המסועף שלו והוא מיושם באופן נרחב במוצרים גמישים כמו סרטים ושקיות אריזה. במהלך הזרקה, HDPE צריך לשמור על הטמפרטורה בחבית בין 220 מעלות צלזיוס ל-260 מעלות כדי למנוע השפלה, בעוד ש-LDPE ניתן לעיבוד בטמפרטורות שבין 180 מעלות צלזיוס ל-220 מעלות.
1.2 פוליפרופילן (PP)
לפוליפרופילן יש את הצפיפות הנמוכה ביותר של פלסטיק (0.9-0.91 גרם/סמ"ק), עמידות מעולה בפני עייפות ועמידות בחום (נקודת התכה 160 -170 מעלות ) והוא החומר המועדף עבור פגושים ובתי מכשיר. במהלך הזרקה, פוליפרופילן מתעוות בקלות בגלל קצבי ההתגבשות השונים, ולכן יש צורך לייעל את טמפרטורת התבנית (מומלץ 80-100 מעלות) ולשמור על לחץ (מומלץ 60-80% לחץ הזרקה) כדי לשלוט בהתכווצות.
1.3 פוליסטירן
PS ידועה בתכונות האופטיות המצוינות שלו (88-92% העברת אור), אך השבריריות ועמידות החום שלו (טמפרטורת הטיית חום 70-90 מעלות) מגבילות את היישום שלה. פוליסטירן בעל השפעה גבוהה (HIPS) הוא פולימר בוטאדיאן החזק פי שלושה עד חמישה מ-PS ונמצא בשימוש נרחב בבתי צעצועים ובמקלדות מחשב. טכנולוגיית הזרקת פליטה פותרת ביעילות את בעיית שאריות נדיפות בעיבוד PS ומשפרת את איכות פני המוצר.
1.4 אקרילוניטריל-בוטדיאן-קופולימר סטירן (ABS)
ABS משלב את העמידות הכימית של אקרילוניטריל, הקשיחות של בוטאדיאן ויכולת העיבוד של סטירן כדי להפוך לפלסטיק ההנדסי הנפוץ ביותר. ל-Vicat יש טמפרטורת ריכוך של 100-105 מעלות וחוזק פגיעה פי 3 עד 4 מזה של PS, והוא מתאים במיוחד לייצור מארז אלקטרוני וחלקי פנים לרכב הדורשים עמידות בפני כוח חיצוני. הזרקה בשני צבעים מאפשרת לשלב ABS עם חומרים אחרים, כגון PC, כדי לעמוד בדרישות עיצוב מוצר מגוונות.

לפלסטיק הנדסי תכונות מכניות מצוינות, יציבות תרמית ועמידות כימית. יקר ככל שהוא, הוא ממלא תפקיד שאין לו תחליף בייצור-מתקדם.
2.1 פוליאמיד (PA, ניילון)
מבין משפחת ה-PA, PA6 ו-PA66 הם הנפוצים ביותר בשל תכונות המכאניות והעיבוד המאוזנות שלהם. טווח נקודת ההיתוך הוא 220-265 מעלות, קצב ספיגת המים גבוה כמו 2-3%, ויציבות הגודל מושפעת כמובן מלחות. פיברגלס משופר PA (GFPA) מגביר את חוזק המתיחה ליותר מ-200 MPa ואת טמפרטורת הטיית החום ליותר מ-200 מעלות, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור רכיבים מכניים מדויקים כגון גלגלי שיניים ומסבים. במהלך הזרקה, שליטה קפדנית על טמפרטורות החבית (PA6: 240-260 מעלות; PA66: 270-290 מעלות) ותנאי יובש (120 מעלות + 4 שעות ייבוש) היא חיונית.
2.2 פוליקרבונט (PC)
המכונה "דבק חסין כדורים", PC הראה פי 300 מחוזק ההשפעה ו-89 89% העברת אור של 89 זכוכית, אך עמידות ירודה בפני שחיקה (המשטח היה רק ​​2H). סגסוגות PC/ABS בשילוב עם ABS שיפרו מאוד את הביצועים הכוללים של המוצר והפכו לחומר סטנדרטי עבור בתי מחשב ניידים ולוחות מכשירים לרכב. במהלך הזרקה נדרשים לחץ הזרקה גבוה (80-120 MPa) והזרקה מהירה (מהירות הזרקה גדולה או שווה ל-100 מ"מ/שנייה) כדי למנוע הקפאת נמס, ומומלצת טמפרטורות של עובש ב-80-100 מעלות.
2.3 פוליאוקסימתילן (POM)
POM ידוע בתור "פלדה על" עם קשיות (קשיות רוקוול M85-105), עמידות בפני שחיקה קרובה למתכת ויציבות מימדית מעולה (מקדם התפשטות ליניארי רק 6×10-5/מעלה). על ידי הוספת חומר סיכה polytetrafluoroethylene (PTFE), ניתן להפחית את מקדם החיכוך לפחות מ-0.1, הוא חומר אידיאלי עבור ציוד, סליידר ורכיבי הילוכים אחרים. במהלך הזרקה, יש לשלוט בטמפרטורה בחבית בין 190 ל-210 מעלות צלזיוס כדי למנוע פירוק של גז פורמלדהיד.

פלסטיק טרמוסט מתמצק באמצעות תגובות כימיות במהלך הדפוס, ויוצר מבנה צולב בלתי הפיך, מתאים לתנאים מיוחדים הדורשים טמפרטורה גבוהה ועמידות כימית.
3.1 פלסטיק פנולי (PF)
PF הוא הפלסטיק התרמוסטי המתועש המוקדם ביותר עם בידוד חשמלי מעולה, עמידות בחום (טמפרטורה רציפה של 150 מעלות) ועיכוב בעירה (אינדקס חמצן גדול או שווה ל-30%), אך שביר ויכולת עיבוד גרועה. על ידי הוספת חומרי התקשות ומשפרי זרימה, הוא יכול לייצר מתגים ושקעים חשמליים. במהלך הזרקה, יש לשלוט בטמפרטורות החבית בין 70 ל-90 מעלות, בטמפרטורות התבנית בין 150 ל-180 מעלות, ובלחצי הזרקה בין 120-150 MPa כדי להתגבר על עמידות בצמיגות גבוהה.
3.2 שרפי אפוקסי (EP)
EP ידוע בהדבקה המעולה שלו (חוזק גזירה גדול מ-20 MPa או שווה ל-20 MPa) ועמידות הכימית ונמצא בשימוש נרחב באריזה אלקטרונית ובמטריקס מרוכב. על ידי הוספת חומרי מילוי אנאורגניים (כגון אבקת סיליקה), ניתן להפחית משמעותית את ההתכווצות (מ-2% מתחת ל-0.1%) ולשפר את דיוק הממדים. הזרקה דורשת ברגים מיוחדים (יחס גובה-רוחב גדול מ-20:1 או שווה ל-20:1) ומערכות הזרקה-בלחץ גבוה (לחץ גדול מ-200 MPa או שווה ל-200 MPa), עם טמפרטורות תבנית נשלטות בין 120 ל-150 מעלות.

פלסטיק מיוחד מספק תכונות מיוחדות באמצעות עיצוב מבנה מולקולרי כדי לעמוד בדרישות הגבוהות-בדרישות תעופה וחלל, רפואיות ואחרות.
4.1 פוליטטראפלואורואתילן
ל-PTFE (PTFE) יש את הטווח הרחב ביותר של טמפרטורות פעולה (-200 עד 260 מעלות), היציבות הכימית הגבוהה ביותר (עמידות בפני קורוזיה של מי מלך) ומקדם החיכוך הנמוך ביותר (0.04). עם זאת, צמיגות ההיתוך הגבוהה ביותר שלו (1010-1012 Pa. S) מקשה על הזרקה מסורתית. נדרשת כבישה קרה, סינטרה או שינוי של פולי-טטראפלואורואתילן (כגון סיבי זכוכית מלאים) כדי להפחית את צמיגות ההיתוך. מוצרי PTFE שונה נמצאים בשימוש נרחב באטמים ומחזיקי מיסבים.
4.2 פוליאתתרקטון
ל-PEEK יש טמפרטורה-לטווח ארוך של 240 מעלות, התנגדות לטמפרטורה-קצרה של 315 מעלות וחוזק מתיחה של 90-100 MPa. PEEK מחוזק-בסיבי-פחמן משפר את מודול האלסטיות ל-140 GPa, קרוב לרמת סגסוגת האלומיניום, ונמצא בשימוש נרחב במבני תעופה וחלל ובשתלים רפואיים. הזרקה דורשת ברגים מיוחדים בטמפרטורה גבוהה-(טמפרטורת חבית 380-420 מעלות) ומערכות בלחץ גבוה (לחץ גדול מ-250 MPa או שווה ל-250 MPa), עם טמפרטורות עובש נשלטות בין 180 מעלות צלזיוס ל-200 מעלות.
V. מגמות בטכנולוגיית עיבוד
עם התפתחות מדע החומרים וטכנולוגיית הציוד, יכולות העיבוד של מכונות הזרקה מתרחבות:
דפוס רב-חומרים מרוכבים: ניתן להשיג את ההדבקה למינציה של PC/ABS, PA/GF וחומרים מרוכבים אחרים על ידי טכנולוגיית הזרקה משותפת כדי לשפר את הביצועים המקיפים של המוצר.
דפוס מיקרו-הזרקה: פיתוח של ברגים -דיוק במיוחד (קוטר קטן מ-10 מ"מ או שווה ל-10 מ"מ) ומערכות בקרת-תגובה גבוהה לייצור מיקרו-רכיבים כגון גלגלי שיניים ומחברים במשקל של פחות מ-0.1 גרם.
דפוס הזרקת גז: מילוי עזר גז חנקן בלחץ גבוה משמש להפחתת סימני כיור הנגרמים מהבדלים בעובי דופן המוצר. הוא מתאים לפאנלים של דלתות מכוניות, בתי מכשירי חשמל גדולים ורכיבים אחרים בעלי קירות עבים-.
עיבוד פלסטיק ממקור ביו-אנרגיה: התאמה למאפיינים של חומצה פולילקטית, פוליהידרוקסיאפטיט וחומרים אחרים, פיתוח מבני בורג מיוחדים ומערכת בקרת טמפרטורה, קידום תיעוש של חומרים להגנת הסביבה.
מַסְקָנָה:
מכונות הזרקה התרחבו מפלסטיק סחורות מסורתי לפלסטיקה הנדסית, פלסטיק תרמוסטטי ואפילו פלסטיק מיוחד, מכסות את צורכי הייצור מחלקים מדויקים בקנה מידה מיקרומטר ועד לרכיבים מבניים גדולים בקנה מידה מיקרוני. עם הפיתוח של טכנולוגיית שינוי חומר ואינטליגנציה של ציוד, תהליכי הזרקה ימשיכו למלא תפקיד מרכזי בייצור-מתקדם, וידחפו את תעשיית הפלסטיק לעבר ביצועים גבוהים,-ביצועים גבוהים, רב-תכליתיים ובר-קיימא.