Welke soorten kunststoffen kunnen door spuitgietmachines worden verwerkt?

Als de kernuitrusting van de kunststofverwerking bereiken spuitgietmachines een hoge precisie en efficiëntie door thermoplastische of thermohardende kunststoffen te verwarmen tot smelttoestand en vormholtes te injecteren. Het verwerkt een breed scala aan producten, van alledaagse producten tot industriële componenten, waaronder meer dan 20 soorten plastic. In dit artikel worden de soorten kunststoffen die in spuitgietmachines worden gebruikt systematisch geanalyseerd op basis van vier aspecten: materiaalclassificatie, prestatiekenmerken, aanpassingsvermogen van de verwerking en typische toepassingsscenario's.

Basisplastics zijn verantwoordelijk voor ruim 70% van de mondiale plasticconsumptie en worden gekenmerkt door een hoge productie, lage kosten en stabiele verwerkingsprestaties. Het zijn de belangrijkste materialen die worden gebruikt in spuitgietmachines.
1.1 Polyethyleen
Polyethyleen (HDPE) en LDPE zijn de twee soorten kunststoffen met het hoogste rendement. De moleculaire keten van hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) is nauw gerangschikt, heeft een goede stijfheid en chemische bestendigheid en wordt vaak gebruikt bij de vervaardiging van grote containers zoals omzetdozen en vuilnisbakken. Lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) heeft een goede flexibiliteit vanwege de vertakte structuur en wordt veel toegepast in flexibele producten zoals films en verpakkingszakken. Tijdens het spuitgieten moet HDPE de temperatuur in het vat tussen 220 graden C en 260 graden houden om degradatie te voorkomen, terwijl LDPE kan worden verwerkt bij temperaturen tussen 180 graden C en 220 graden.
1.2 Polypropyleen (PP)
Polypropyleen heeft de laagste dichtheid van kunststoffen (0,9-0,91 g/cm3), uitstekende weerstand tegen vermoeiing en hittebestendigheid (smeltpunt 160 -170 graad) en is het voorkeursmateriaal voor bumpers en behuizingen van apparaten. Tijdens het spuitgieten kromtrekt polypropyleen gemakkelijk vanwege de verschillende kristallisatiesnelheden, dus het is noodzakelijk om de matrijstemperatuur (aanbevolen 80-100 graden) te optimaliseren en de druk te handhaven (aanbevolen 60-80% injectiedruk) om de krimp te beheersen.
1.3 Polystyreen
PS staat bekend om zijn uitstekende optische eigenschappen (88-92% lichttransmissie), maar zijn broosheid en hittebestendigheid (warmteafbuigtemperatuur 70-90 graden) beperken de toepassing ervan. High-impact polystyreen (HIPS) is een butadieenpolymeer dat drie tot vijf keer sterker is dan PS en veel wordt gebruikt in speelgoedbehuizingen en computertoetsenborden. Uitlaatspuitgiettechnologie lost effectief het probleem van vluchtige resten bij PS-verwerking op en verbetert de kwaliteit van het productoppervlak.
1.4 Acrylonitril-Butadieen-Styreencopolymeer (ABS)
ABS combineert de chemische resistentie van acrylonitril, de taaiheid van butadieen en de verwerkbaarheid van styreen, waardoor het de meest gebruikte technische kunststoffen is geworden. De Vicat heeft een verwekingstemperatuur van 100-105 graden en een slagsterkte die 3 tot 4 keer zo hoog is als die van PS, en is bijzonder geschikt voor de productie van elektronische behuizingen en auto-interieuronderdelen die externe krachtweerstand vereisen. Tweekleurig spuitgieten maakt het mogelijk om ABS te combineren met andere materialen, zoals PC, om aan diverse productontwerpvereisten te voldoen.

Technische kunststoffen hebben uitstekende mechanische eigenschappen, thermische stabiliteit en chemische bestendigheid. Hoe duur het ook is, het speelt een onvervangbare rol in de hoogwaardige-productie.
2.1 Polyamide (PA, nylon)
Van de PA-familie worden PA6 en PA66 het meest gebruikt vanwege hun uitgebalanceerde mechanische en verwerkingseigenschappen. Het smeltpuntbereik is 220-265 graden, de waterabsorptiesnelheid is zo hoog als 2-3% en de groottestabiliteit wordt uiteraard beïnvloed door vochtigheid. Fiberglass Enhanced PA (GFPA) verhoogt de treksterkte tot meer dan 200 MPa en de warmteafbuigingstemperatuur tot meer dan 200 graden, waardoor het ideaal is voor precisiemechanische componenten zoals tandwielen en lagers. Tijdens het spuitgieten is een strikte controle van de vattemperaturen (PA6: 240-260 graden; PA66: 270-290 graden) en droge omstandigheden (120 graden + 4 uur drogen) essentieel.
2.2 Polycarbonaat (PC)
PC staat bekend als 'kogelvrije lijm' en vertoonde 300 keer de slagsterkte en 89 89% lichtdoorlatendheid van 89 glas, maar een slechte slijtvastheid (oppervlak was slechts 2 uur). PC/ABS-legeringen gemengd met ABS hebben de algehele prestaties van het product aanzienlijk verbeterd en zijn standaardmateriaal geworden voor laptopbehuizingen en auto-instrumentenpanelen. Tijdens het spuitgieten zijn hoge injectiedruk (80-120 MPa) en snelle injectie (injectiesnelheid groter dan of gelijk aan 100 mm/s) vereist om bevriezing van de smelt te voorkomen, en matrijstemperaturen van 80-100 graden worden aanbevolen.
2.3 Polyoxymethyleen (POM)
POM staat bekend als "superstaal" met hardheid (Rockwell-hardheid M85-105), slijtvastheid dichtbij metaal en uitstekende maatvastheid (lineaire uitzettingscoëfficiënt slechts 6×10−5/graad). Door polytetrafluorethyleen (PTFE) smeermiddel toe te voegen, kan de wrijvingscoëfficiënt worden teruggebracht tot minder dan 0,1, wat een ideaal materiaal is voor tandwielen, schuifregelaars en andere transmissiecomponenten. Tijdens het spuitgieten moet de temperatuur in het vat tussen de 190 en 210 graden Celsius worden gehouden om ontleding van formaldehydegas te voorkomen.

Thermohardende kunststoffen stollen door chemische reacties tijdens het vormen en vormen een onomkeerbare verknopingsstructuur, geschikt voor speciale omstandigheden die hoge temperatuur- en chemische bestendigheid vereisen.
3.1 Fenolische kunststoffen (PF)
PF is de vroegste geïndustrialiseerde thermohardende kunststof met uitstekende elektrische isolatie, hittebestendigheid (continue temperatuur van 150 graden) en vlamvertraging (zuurstofindex groter dan of gelijk aan 30%), maar broos en slecht vloeibaar tijdens de verwerking. Door het toevoegen van harders en vloeiverbeteraars kan het elektrische schakelaars en stopcontacten vervaardigen. Tijdens het spuitgieten moeten de cilindertemperaturen worden geregeld tussen 70 en 90 graden, de matrijstemperaturen tussen 150 en 180 graden en de injectiedrukken tussen 120 en 150 MPa om de hoge viscositeitsweerstand te overwinnen.
3.2 Epoxyharsen (EP)
EP staat bekend om zijn uitstekende hechting (afschuifsterkte groter dan of gelijk aan 20 MPa) en chemische bestendigheid en wordt veel gebruikt in elektronische verpakkingen en composietmatrixen. Door het toevoegen van anorganische vulstoffen (zoals silicapoeder) kan de krimp aanzienlijk worden verminderd (van 2% naar minder dan 0,1%) en kan de maatnauwkeurigheid worden verbeterd. Voor spuitgieten zijn gespecialiseerde schroeven nodig (beeldverhouding groter dan of gelijk aan 20:1) en spuitgietsystemen onder hoge- druk (druk groter dan of gelijk aan 200 MPa), waarbij de matrijstemperatuur wordt geregeld tussen 120 en 150 graden.

Speciale kunststoffen bieden speciale eigenschappen door het ontwerp van de moleculaire structuur om te voldoen aan hoge-eindeisen op het gebied van de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en andere gebieden.
4.1 Polytetrafluorethyleen
PTFE (PTFE) heeft het grootste bereik aan bedrijfstemperaturen (-200 tot 260 graden), de hoogste chemische stabiliteit (weerstand tegen koningswatercorrosie) en de laagste wrijvingscoëfficiënt (0,04). De extreem hoge smeltviscositeit (1010-1012 Pa. S) maakt traditioneel spuitgieten echter moeilijk. Koudpersen, sinteren of modificeren van polytetrafluorethyleen (zoals gevulde glasvezels) is vereist om de smeltviscositeit te verlagen. Gemodificeerde PTFE-producten worden veel gebruikt in afdichtingen en lagerhouders.
4.2 Polyetheretherketon
PEEK heeft een temperatuur op lange- termijn van 240 graden, een temperatuurbestendigheid op korte- termijn van 315 graden en een treksterkte van 90-100 MPa. Met koolstof-vezel-versterkte PEEK verbetert de elasticiteitsmodulus tot 140 GPa, dichtbij het niveau van een aluminiumlegering, en wordt veel gebruikt in lucht- en ruimtevaartconstructies en medische implantaten. Voor spuitgieten zijn gespecialiseerde schroeven voor hoge-temperaturen (cilindertemperatuur 380-420 graden) en hogedruksystemen (druk groter dan of gelijk aan 250 MPa) nodig, waarbij de matrijstemperatuur wordt geregeld tussen 180 graden C en 200 graden.
V. Trends in verwerkingstechnologie
Met de ontwikkeling van materiaalwetenschap en apparatuurtechnologie breiden de verwerkingsmogelijkheden van spuitgietmachines zich uit:
Composietgieten uit meerdere- materialen: de gelamineerde verbinding van PC/ABS, PA/GF en andere composieten kan worden bereikt door co-injectietechnologie om de algehele prestaties van het product te verbeteren.
Micro-injectiegieten: ontwikkeling van ultra-precisieschroeven (diameter kleiner dan of gelijk aan 10 mm) en controlesystemen met hoge- respons om microcomponenten te produceren, zoals tandwielen en connectoren die minder dan 0,1 g wegen.
Hulpspuitgieten met gas: hulpvulling met stikstofgas onder hoge druk wordt gebruikt om zinksporen te verminderen die worden veroorzaakt door verschillen in de wanddikte van het product. Het is geschikt voor autodeurpanelen, grote apparaatbehuizingen en andere dik- dikwandige componenten.
Bio-energiebron kunststofverwerking: aanpassen aan de kenmerken van polymelkzuur, polyhydroxyapatiet en andere materialen, speciale schroefstructuren en temperatuurcontrolesystemen ontwikkelen, de industrialisatie van milieubeschermingsmaterialen bevorderen.
Conclusie:
spuitgietmachines zijn uitgebreid van traditionele basiskunststoffen naar technische kunststoffen, thermohardende kunststoffen en zelfs speciale kunststoffen, en dekken productiebehoeften van precisieonderdelen op micrometer-schaal tot grote structurele componenten op micron-schaal. Met de ontwikkeling van materiaalmodificatietechnologie en apparatuurintelligentie zullen spuitgietprocessen een centrale rol blijven spelen in de hoogwaardige productie, waardoor de kunststofindustrie in de richting van hoogwaardige, hoogwaardige, multifunctionele en duurzame ontwikkeling wordt geduwd.