Obsah
Výber termoplastu začína tým, čo musí diel spĺňať. Ľahký kryt, pohyblivý pánt, posuvný komponent a mäkké tesnenie kladú na materiál veľmi odlišné požiadavky, a to aj v prípade, že sú všetky vyrobené vstrekovaním plastov.
PP môže byť vhodný na výrobu krytov s nízkou hmotnosťou alebo závesov, zatiaľ čo vstrekovanie ABS sa často uprednostňuje pre kryty so zameraním na vzhľad, ktoré vyžadujú rovnováhu medzi húževnatosťou a kvalitou povrchu. Vstrekovanie POM sa bežne zvažuje pre ozubené kolesá, vedenia, západky a iné pohyblivé časti, ktoré vyžadujú nízke trenie a odolnosť proti opotrebovaniu. Tieto príklady predstavujú užší zoznam, ale konečná voľba stále závisí od presnej triedy, geometrie dielu, prevádzkového prostredia, spôsobu montáže, návrhu formy a objemu výroby.
Čo sú termoplasty?
Termoplasty pri zahrievaní zmäknú alebo sa roztopia a pri chladnutí opäť stuhnú. Toto správanie umožňuje ich spracovanie vstrekovaním, extrúziou, vyfukovaním a tvarovaním za tepla. Termoplasty a termosetiky sa správajú odlišne, pretože termosetiky počas vytvrdzovania vytvárajú trvalú zosieťovanú štruktúru a nedajú sa jednoducho pretaviť.
Termoplastický polymér sa môže znova zahrievať, ale nie donekonečna bez zmeny. Nadmerné teplo, šmykové namáhanie, vlhkosť alebo kontaminácia môžu znížiť pevnosť, zmeniť farbu a destabilizovať spracovanie.
Ako sa zoskupujú termoplastické materiály?
Užitočné sú dve klasifikácie. Štruktúra polyméru pomáha vysvetliť mäknutie, zmršťovanie a chladenie, zatiaľ čo kategórie výkonnosti zužujú rozsah použitia.
Jeden vysvetľuje správanie; druhý naznačuje, kde by sa materiál mohol hodiť. Ani jeden nevyberá výrobnú triedu.
Amorfné a polokryštalické termoplasty
Amorfné plasty majú prevažne náhodné molekulárne usporiadanie. Semikryštalické plasty obsahujú usporiadané aj amorfné oblasti, takže nie sú 100 % kryštalické.
| faktor | Amorfné termoplasty | Semikryštalické termoplasty |
| štruktúra | Prevažne náhodné reťazové usporiadanie | Usporiadané a amorfné oblasti |
| Správanie sa pri zahrievaní | Zmäkčuje v širšom rozsahu | Presnejšie definovaný rozsah topenia |
| Typický vzhľad | Môže byť priehľadný | Zvyčajne nepriehľadné |
| Správanie pri plesniach | Často nižšie zmršťovanie | Často vyššie smerové zmršťovanie |
| Príklady | ABS, PS, PC | PP, PE, PA, POM, PBT |
Pri lisovaných dieloch sa rozdiel rýchlo prejaví v praxi. ABS a PC sú často jednoduchším východiskovým bodom, keď je dôležitý vzhľad alebo rozmerová kontrola. PP, PA a POM si vyžadujú väčšiu pozornosť z hľadiska zmršťovania, smeru toku a deformácie.
Komoditné, strojárske a vysokovýkonné plasty
Medzi komoditné plasty patria PP, PE a PS. Medzi technické plasty patria ABS, PC, PA, POM a PBT. Vysokoúčinné termoplasty, ako napríklad PEEK, PPS a PEI, sa používajú v náročnejších tepelných, chemických alebo elektrických podmienkach.
Tieto skupiny slúžia ako skríningové nástroje, nie ako hodnotenie kvality. Modifikovaný PP môže byť pre puzdro vhodnejší ako nemodifikovaná technická živica. Platiť za vysoký výkon nemá zmysel, keď ho diel nepotrebuje.
Bežné termoplastické materiály pre vstrekovanie plastov
Nasledujúce príklady termoplastov pokrývajú mnoho lisovaných výrobkov, od uzáverov a puzdier až po ozubené kolesá a konektory. Tabuľku použite na vytvorenie užšieho výberu, nie na schválenie materiálu.
| Materiál | Často volené pre | Typické lisované diely | Dávajte si pozor počas návrhu |
| PP | Nízka hmotnosť, chemikálie, únava | Kryty, kryty, živé pánty | Zmršťovanie a obmedzená tuhosť |
| PE | Odolnosť voči vlhkosti, húževnatosť | Nádoby, zátky, ochranné kryty | Nízka tuhosť a ťažké lepenie |
| ABS | Vzhľad a vyváženosť vplyvu | Kryty, panely | UV žiarenie, teplo, chemické vystavenie |
| PC | Rázová pevnosť, priehľadnosť | Kryty, šošovky, kryty | Sušenie a chemický stres |
| PA | Pevnosť, spony, opotrebenie | Konzoly, ozubené kolesá, mechanické časti | Zmena rozmerov súvisiaca s vlhkosťou |
| POM | Nízke trenie, pohyb | Ozubené kolesá, vodiace lišty, západky | Lepenie a riadenie procesov |
| PBT | Elektrický výkon | Konektory, prepínače | Sušenie a hydrolýza |
| TPE/TPU | Priľnavosť, flexibilita, tesnenie | Tesnenia, úchopy, mäkké oblasti | Adhézia a deformácia v tlaku |
Tieto príklady termoplastických materiálov identifikujú iba kandidátov. Druhy s rovnakým názvom sa môžu líšiť v toku taveniny, plnivách, modifikácii nárazu, odolnosti voči horeniu a obsahu recyklovaných materiálov. Tabuľka zužuje výber; neschvaľuje daný materiál.
Prečo termoplasty fungujú dobre pri vstrekovaní plastov?
Pri vstrekovaní termoplastov sa pelety roztavia, vtlačia do dutiny, ochladia a vytlačia. Jeden cyklus dokáže vytvoriť rebrá, výstupky, patentky, otvory, závity a textúry, čo je vhodné pre kozmetické aj funkčné diely.
Materiálový rad podporuje aj farbivá, sklenené vlákna, spomaľovače horenia a UV obaly. Každá živica však tečie, zmršťuje sa, schne a chladí inak. Prechod z ABS na PP môže ovplyvniť dizajn brány, veľkosť dutiny, chladenie a konečné rozmery.
Výber termoplastickej živice pre skutočný diel
Praktický proces výberu materiálu pre vstrekovanie plastov začína tým, kde sa bude diel používať, s čím bude v kontakte a ako bude zaťažovaný a montovaný. Vnútorný kryt a spona vedľa horúceho komponentu motora vyžadujú rôzne spôsoby výberu.
Dátové listy pomáhajú pri skríningu, ale nedokážu reprodukovať skutočnú hrúbku steny, zvarové línie, geometriu zacvaknutia, napätie v závitovom návarku ani chemické vystavenie. Práve tu môže sľubná termoplastická živica po obrábaní zlyhať.
Čo musí súčiastka prežiť?
Bude dielec spadnutý, opakovane ohýbaný alebo zaťažený celé roky? Nepretržité teplo, špička pri preprave a teplo z blízkeho komponentu sú rôzne podmienky.
„Chemicky odolný“ je príliš vágny pojem na schválenie. Alkoholový tampón nie je to isté ako dlhodobý kontakt s olejom, čistiacim prostriedkom, dažďom alebo UV žiarením. Tečenie a praskanie v dôsledku napätia môžu byť dôležitejšie ako celková pevnosť v ťahu.
Ako bude diel formovaný a zostavený?
Tenké steny, dlhé dráhy prúdenia, zmeny hrúbky a zvarové línie ovplyvňujú plnenie a pevnosť. Zacvakávacie uloženie, skrutkové výstupky, vložky a tesné polohy otvorov zvyšujú riziko. Živica môže na papieri vyzerať vhodne, no v skutočnej geometrii sa stále správať zle.
Montáž a konečná úprava sú tiež dôležité. Mazaný POM materiál sa môže pohybovať hladko, ale odoláva lepeniu alebo natieraniu. Živica plnená sklom môže zvýšiť tuhosť a zároveň zanechať viditeľné vlákna a smerové zmršťovanie. Pred dokončením formy skontrolujte nanášanie, zváranie, tlač a lepidlá.
Ktorý stupeň by mal byť schválený?
PP, PC a PA sú materiálové skupiny, nie úplné špecifikácie. Triedy v rámci jednej skupiny sa môžu líšiť v toku taveniny, modifikácii nárazu, obsahu plniva, UV balení, odolnosti voči horeniu, farbe a obsahu recyklovaných materiálov. Bežnou chybou je schválenie názvu skupiny a ponechanie otvorenej výrobnej triedy.
Uveďte vybranú triedu na výkrese alebo v špecifikácii materiálu. Je potrebné skontrolovať alternatívy. „Podobná“ trieda môže zmeniť silu zacvaknutia, prasknúť v skrutkovom výstupku, posunúť rozmer, zdrsniť povrch alebo zneplatniť klasifikáciu horľavosti viazanú na triedu, farbu a hrúbku.
Ako výber materiálu mení súčiastku a formu
Zmena živice môže zmeniť súčiastku, aj keď súbor CAD zostane rovnaký. Tok materiálu, zmršťovanie, chladenie a opotrebovanie môžu ovplyvniť návrh vstrekovacej formy vrátane umiestnenia vtoku, veľkosti dutiny, rozloženia chladenia a detailov nástrojov.
Zmeny materiálu po obrábaní nástrojmi sú zriedkavo len jednoduché úpravy stroja. Pred konečným dimenzovaním dutiny schválite živicu, najmä v prípade úzkych tolerancií, zacvakávacích prvkov, tesniacich plôch a viacdielnych puzdier.
Zmršťovanie a deformácia
Semikryštalické materiály sa vo všeobecnosti zmršťujú viac ako amorfné materiály, ale hodnota z technického listu je len východiskovým bodom. Hrúbka steny, poloha vtoku, balenie, chladenie a smer prúdenia ovplyvňujú zmršťovanie a deformáciu vstrekovaných dielov . Sklenené vlákno môže znížiť celkové zmršťovanie a zároveň zvýšiť rozdiel medzi smerom prúdenia a priečnym smerom prúdenia.
Dôsledky sú známe: kryt sa ohne, otvor sa pohne, zacvakne a zle sa zarovná alebo tesniaca plocha stratí kontakt. Dutina formy sa zvyčajne dimenzuje podľa schválenej výrobnej živice. Neskorá zmena môže vyžadovať korekciu ocele.
Sušenie a vlhkosť
PC, PA, PBT a mnohé druhy TPU vyžadujú kontrolované sušenie. Zvyšková vlhkosť môže spôsobiť rozpínanie, bubliny, degradáciu a zníženie pevnosti. Dôležitý je aj rosný bod, manipulácia a expozícia po vysušení.
PA môže po odliatí tiež absorbovať vlhkosť, čím sa zmenia rozmery a tuhosť. Tesné uloženie by sa nemalo posudzovať len v stave čerstvo odliatom; je potrebné zvážiť aj kontrolné podmienky a očakávané prevádzkové prostredie.
Plnivá a prísady
Sklené vlákno zvyšuje tuhosť a pevnosť, ale môže tiež zlepšiť smerové správanie, odhaliť vlákna na povrchu, oslabiť viditeľné oblasti zvarov a urýchliť opotrebovanie formy. Toto nie sú drobné detaily receptúry.
Spomaľovače horenia, minerály, mazivá, UV stabilizátory, pigmenty a recyklovaný materiál môžu zmeniť tok, farbu, povrchovú úpravu a stabilitu. Stále však môžu byť potrebné nové skúšky.
Koľko skutočne stojí živica?
Cena za kilogram je len jednou časťou výpočtu. Konečnú cenu ovplyvňujú hustota, sušenie, čas cyklu, nepodarky, opotrebovanie formy, konečná úprava, montáž a poruchy v prevádzke.
Drahšia trieda môže znížiť náklady tým, že podporí tenšiu stenu, odstráni povlak, zníži nepodarky alebo predĺži životnosť. Porovnajte cenu kvalifikovaného dielu, nie jedného kilogramu živice.
Často kladené otázky
Akých je päť bežných termoplastov?
PP, PE, ABS, PC a PA sú päť bežných príkladov. Patria sem obaly, kryty, priehľadné ochranné kryty, spony, konzoly a mnoho mechanických častí.
Môže jeden druh termoplastu nahradiť iný?
Nie automaticky, a to ani v prípade, že oba druhy sú označené ako PP, PC alebo PA. Tečenie taveniny, zmršťovanie, plnivá a správanie sa pri plameňoch sa môžu líšiť. Skúšobne odformujte, zostavte a otestujte náhradu podľa výkresu.
Ktorý termoplast je najlepší na vstrekovanie plastov?
Na rozhodnutie použite požiadavky na diely. PP sa hodí do ľahkých krytov odolných voči chemikáliám; ABS sa hodí do puzdier so zameraním na vzhľad; PA sa hodí do klipov a konštrukčných dielov; POM sa používa v posuvných mechanizmoch. Rozhodujú požiadavky, nie popularita.
Záver
Správny termoplast nie je vždy najodolnejší alebo najdrahší. Musí zodpovedať použitiu dielu, jeho štruktúre, požiadavkám na tvarovanie, spôsobu montáže, vzhľadu a celkovým nákladom.
V prípade projektov, ktoré vyžadujú kontrolu materiálov, nástrojov a podporu výroby, môžu služby vstrekovania plastov pomôcť s vyhodnotením návrhu dielov, možností živice, požiadaviek na formy a výrobných podmienok.