Какие виды пластмасс можно перерабатывать на литьевых машинах?

Являясь основным оборудованием для обработки пластмасс, машины для литья под давлением достигают высокой точности и эффективности за счет нагрева термопластичных или термореактивных пластмасс до расплавленного состояния и литья в полости пресс-формы. Он перерабатывает широкий спектр продуктов, от товаров повседневного спроса до промышленных компонентов, включая более 20 видов пластика. В этой статье типы пластмасс, используемых в машинах для литья под давлением, систематически анализируются с четырех аспектов: классификация материалов, эксплуатационные характеристики, технологичность и типичные сценарии применения.

Товарные пластмассы составляют более 70% мирового потребления пластмасс и характеризуются высокой производительностью, низкой стоимостью и стабильными характеристиками обработки. Они являются основными материалами, используемыми в машинах для литья под давлением.
1.1 Полиэтилен
Полиэтилен (HDPE) и LDPE — два вида пластиков с самым высоким выходом. Молекулярная цепь полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) имеет плотное расположение, обладает хорошей жесткостью и химической стойкостью и часто используется при производстве больших контейнеров, таких как оборотные коробки и мусорные баки. Полиэтилен низкой плотности (ПЭВД) обладает хорошей гибкостью благодаря своей разветвленной структуре и широко применяется в гибких продуктах, таких как пленки и упаковочные пакеты. Во время литья под давлением ПЭВП необходимо поддерживать температуру в цилиндре от 220 до 260 градусов Цельсия, чтобы предотвратить разложение, в то время как ПЭНП можно обрабатывать при температурах от 180 до 220 градусов Цельсия.
1.2 Полипропилен (ПП)
Полипропилен имеет самую низкую плотность среди пластмасс (0,9-0,91 г/см3), отличную усталостную прочность и термостойкость (температура плавления 160 -170 градуса) и является предпочтительным материалом для бамперов и корпусов бытовой техники. Во время литья под давлением полипропилен легко деформируется из-за разной скорости кристаллизации, поэтому необходимо оптимизировать температуру формы (рекомендуется 80-100 градусов) и поддерживать давление (рекомендуется давление впрыска 60-80%), чтобы контролировать усадку.
1.3 Полистирол
ПС известен своими превосходными оптическими свойствами (светопропускание 88-92%), однако его хрупкость и термостойкость (температура теплового отклонения 70-90 градусов) ограничивают его применение. Ударопрочный полистирол (HIPS) представляет собой бутадиеновый полимер, который в три-пять раз прочнее полистирола и широко используется в корпусах игрушек и компьютерных клавиатурах. Технология литья под давлением эффективно решает проблему летучих остатков при переработке полистирола и улучшает качество поверхности изделия.
1.4 Сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола (АБС)
АБС сочетает в себе химическую стойкость акрилонитрила, прочность бутадиена и технологичность стирола, что делает его наиболее широко используемым конструкционным пластиком. Vicat имеет температуру размягчения 100-105 градусов и ударную вязкость в 3–4 раза выше, чем у PS, и особенно подходит для изготовления корпусов электронных устройств и деталей салона автомобиля, требующих устойчивости к внешним воздействиям. Двухцветное литье под давлением позволяет комбинировать АБС-пластик с другими материалами, такими как ПК, для удовлетворения разнообразных требований к дизайну продукции.

Инженерные пластики обладают превосходными механическими свойствами, термической стабильностью и химической стойкостью. Каким бы дорогим он ни был, он играет незаменимую роль в высокотехнологичном-производстве.
2.1 Полиамид (ПА, нейлон)
Из семейства PA наиболее широко используются PA6 и PA66 благодаря своим сбалансированным механическим и технологическим свойствам. Диапазон температур плавления составляет 220-265 градусов, степень водопоглощения достигает 2-3%, а на стабильность размера, очевидно, влияет влажность. Улучшенный стекловолокном PA (GFPA) увеличивает прочность на разрыв до более чем 200 МПа и температуру теплового отклонения до более чем 200 градусов, что делает его идеальным для прецизионных механических компонентов, таких как шестерни и подшипники. Во время литья под давлением необходим строгий контроль температуры цилиндра (PA6: 240-260 градусов; PA66: 270-290 градусов) и сухих условий (120 градусов + 4 часов сушки).
2.2 Поликарбонат (ПК)
Известный как «пуленепробиваемый клей», ПК показал в 300 раз большую ударную вязкость и 89 89% светопропускания, чем стекло 89, но плохую стойкость к истиранию (поверхность была всего 2H). Сплавы ПК/АБС, смешанные с АБС, значительно улучшили общие характеристики продукта и стали стандартным материалом для корпусов ноутбуков и автомобильных приборных панелей. Во время литья под давлением требуется высокое давление впрыска (80-120 МПа) и быстрый впрыск (скорость впрыска больше или равна 100 мм/с) для предотвращения замерзания расплава, а температура формы рекомендуется составлять 80-100 градусов.
2.3 Полиоксиметилен (ПОМ)
ПОМ известен как «суперсталь» с твердостью (твердость по Роквеллу M85-105), стойкостью к истиранию, близкой к металлу, и превосходной стабильностью размеров (коэффициент линейного расширения всего 6×10-5/градус). Благодаря добавлению смазки из политетрафторэтилена (ПТФЭ) коэффициент трения можно снизить до менее 0,1, это идеальный материал для шестерен, ползунов и других компонентов трансмиссии. Во время литья под давлением температура в бочке должна поддерживаться в пределах 190–210 градусов Цельсия, чтобы избежать разложения газообразного формальдегида.

Термореактивные пластмассы затвердевают в результате химических реакций во время формования, образуя необратимую сшитую структуру, подходящую для особых условий, требующих высокой температуры и химической стойкости.
3.1 Фенольные пластмассы (ПФ)
PF — самый ранний промышленный термореактивный пластик с отличной электроизоляцией, термостойкостью (постоянная температура 150 градусов) и огнестойкостью (кислородный индекс больше или равен 30%), но хрупким и плохой текучестью при обработке. Добавляя упрочнители и присадки, улучшающие текучесть, из него можно изготавливать электрические выключатели и розетки. Во время литья под давлением температура цилиндра должна контролироваться в пределах 70–90 градусов, температура формы — в пределах 150–180 градусов, а давление впрыска — в пределах 120–150 МПа, чтобы преодолеть устойчивость к высокой вязкости.
3.2 Эпоксидные смолы (ЭП)
EP известен своей превосходной адгезией (прочность на сдвиг не менее 20 МПа) и химической стойкостью и широко используется в электронных упаковках и композитных матрицах. Добавляя неорганические наполнители (например, порошок диоксида кремния), можно значительно уменьшить усадку (с 2% до менее 0,1%) и повысить точность размеров. Для литья под давлением требуются специализированные шнеки (соотношение сторон больше или равно 20:1) и системы литья под высоким-давлением (давление больше или равно 200 МПа) с температурой формы, контролируемой в диапазоне от 120 до 150 градусов.

Специальные пластмассы обеспечивают особые свойства благодаря дизайну молекулярной структуры, отвечающему высоким-требованиям в аэрокосмической, медицинской и других областях.
4.1 Политетрафторэтилен
ПТФЭ (PTFE) имеет самый широкий диапазон рабочих температур (от -200 до 260 градусов), самую высокую химическую стабильность (стойкость к водной коррозии) и самый низкий коэффициент трения (0,04). Однако его чрезвычайно высокая вязкость расплава (1010-1012 Па·с) затрудняет традиционное литье под давлением. Для снижения вязкости расплава требуется холодное прессование, спекание или модификация политетрафторэтилена (например, наполненного стекловолокна). Изделия из модифицированного ПТФЭ широко используются в уплотнениях и держателях подшипников.
4.2 Полиэфирэфиркетон
PEEK имеет долговременную-температуру 240 градусов, кратковременную-температуру 315 градусов и предел прочности на разрыв 90-100 МПа. ПЭЭК, армированный углеродным-волокном-, повышает модуль упругости до 140 ГПа, что близко к уровню алюминиевого сплава, и широко используется в аэрокосмических конструкциях и медицинских имплантатах. Для литья под давлением требуются специализированные высокотемпературные-шнеки (температура цилиндра 380–420 градусов) и системы высокого давления (давление больше или равное 250 МПа), при этом температура формы контролируется в диапазоне от 180 до 200 градусов Цельсия.
V. Тенденции в технологии переработки
С развитием материаловедения и технологии оборудования расширяются технологические возможности термопластавтоматов:
Формование композитов из нескольких-материалов: ламинированное соединение ПК/АБС, ПА/ГФ и других композитов может быть достигнуто с помощью технологии совместного-инжекции для улучшения комплексных характеристик продукта.
Микролитьевое формование: разработка сверх-прецизионных шнеков (диаметром менее 10 мм) и быстродействующих систем управления-для производства микрокомпонентов, таких как шестерни и соединители весом менее 0,1 г.
Вспомогательное газовое литье под давлением: вспомогательное наполнение газообразным азотом под высоким давлением используется для уменьшения раковин, вызванных разницей толщины стенок продукта. Он подходит для автомобильных дверных панелей, корпусов крупных приборов и других толстостенных-компонентов.
Обработка пластмасс с использованием биоэнергии: адаптация к характеристикам полимолочной кислоты, полигидроксиапатита и других материалов, разработка специальных винтовых конструкций и системы контроля температуры, содействие индустриализации материалов, защищающих окружающую среду.
Заключение:
Машины для литья под давлением расширились от традиционных товарных пластмасс до конструкционных пластмасс, термореактивных пластмасс и даже специальных пластмасс, удовлетворяя производственные потребности от прецизионных деталей микронного-масштаба до крупных структурных компонентов микронного-масштаба. С развитием технологий модификации материалов и интеллектуального оборудования процессы литья под давлением будут продолжать играть центральную роль в высокотехнологичном производстве, подталкивая индустрию пластмасс к высокопроизводительному, высокопроизводительному,-производительному, многофункциональному и устойчивому развитию.