Materiali per stampaggio ad iniezione plastica

La scelta dei materiali è fondamentale stampaggio ad iniezione di plastica perché può influenzare notevolmente la qualità, le proprietà e la funzionalità del prodotto finale. IL materiale appropriato la selezione può garantire che il prodotto abbia la robustezza, la durabilità, la resistenza al calore, la resistenza chimica e altre proprietà del materiale desiderate, necessarie per l'uso previsto. D’altro canto, la scelta del materiale sbagliato può portare a difetti, deformità e persino al fallimento del prodotto finale.

Ad esempio, se il materiale utilizzato non ha la resistenza e la durata adeguate, il prodotto potrebbe non essere in grado di resistere alle forze per le quali è stato progettato, con conseguenti rotture o altri guasti. Allo stesso modo, se il materiale non è chimicamente resistente, potrebbe deteriorarsi nel tempo se esposto a determinati prodotti chimici, riducendo la durata del prodotto. Pertanto, la selezione di un materiale adatto per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche è essenziale per garantire la qualità e l'affidabilità del prodotto finito.

Caratteristiche e differenze tra i materiali

Per comprendere meglio le materie plastiche è necessario conoscere alcuni concetti, plastica cristallina, plastica non cristallina, plastica termoindurente e termoplastica.

Materie plastiche cristalline

Le plastiche cristalline sono caratterizzate da una struttura molecolare altamente ordinata che forma strutture cristalline visibili se osservate al microscopio. Questa disposizione molecolare li rende più rigidi, più resistenti e meno duttili rispetto alle plastiche non cristalline. Esempi di plastica cristallina includono polietilene (PE), polipropilene (PP) e poliammide (nylon).

Plastiche non cristalline

D'altro canto, le plastiche non cristalline, note anche come plastiche amorfe, non hanno una struttura molecolare definita e non presentano i modelli cristallini ripetitivi delle plastiche cristalline. Ciò conferisce loro una disposizione molecolare più casuale e disordinata, che si traduce in proprietà come trasparenza, flessibilità e tenacità. Esempi di plastica non cristallina includono polistirene (PS), acrilico (PMMA) e policarbonato (PC).

Plastiche termoindurenti

La plastica termoindurente è un tipo di polimero che può essere fuso e modellato una volta, ma non può essere rifuso o rimodellato nuovamente una volta induriti o polimerizzati. Sono tipicamente prodotti attraverso una reazione chimica nota come reticolazione, che crea una rete tridimensionale di catene polimeriche strettamente interconnesse e non possono essere separate solo dal calore o dalla pressione.

I loro vantaggi sono l'elevata resistenza al calore e agli agenti atmosferici, mentre è difficile riciclare. Un tipico esempio è la bachelite.

termoplastici

La termoplastica è un tipo di materiale plastico che può essere fuso e rimodellato più volte senza subire cambiamenti chimici significativi. Ciò è dovuto al fatto che i materiali termoplastici sono costituiti da lunghe catene di polimeri che non sono reticolati, il che significa che possono essere fusi quando riscaldati e quindi raffreddati e solidificati in una nuova forma.

I materiali termoplastici possono essere riscaldati e riciclati, ma sono deboli nella resistenza al calore. Come bottiglie in PE e bottiglie in PET.

E i materiali termoplastici possono essere suddivisi in quattro tipi in base alle loro funzioni.

Materie plastiche generiche: PE, PP, PS, PVC, ABS, PMMA

Tecnopolimeri: PA, POM, PBT, PC, PPS, PEEL, PAR

Plastiche elastomeriche: TPU, TPS

Plastiche miste: PC/ABS, PA/PP

Quindi introdurremo cinque materiali plastici comuni:

Polipropilene (PP)

Il polipropilene (PP) è un materiale termoplastico comunemente utilizzato nel settore della conservazione e dell'imballaggio degli alimenti grazie alla sua capacità di prevenire la contaminazione chimica dei prodotti alimentari. Il PP presenta un'elevata resistenza agli agenti chimici e all'umidità e può sopportare il lavaggio in acqua calda senza degradarsi. Inoltre, il PP ha eccellenti caratteristiche di resistenza agli urti, elasticità e tenacità, che lo rendono un materiale affidabile per applicazioni che richiedono durabilità. Il PP è anche un materiale altamente riciclabile e la sua flessibilità consente la produzione di cerniere mobili che possono essere piegate ripetutamente senza strapparsi. I progettisti dovrebbero considerare le proprietà versatili del PP quando scelgono i materiali per i loro progetti di stampaggio a iniezione.

Polistirene (PS)

Il polistirene (PS) è un materiale termoplastico ampiamente utilizzato nello stampaggio a iniezione grazie al suo eccellente equilibrio di proprietà, come tenacità, rigidità e trasparenza. Il PS è disponibile in due forme comuni: polistirene per uso generale (GPPS) e polistirene ad alto impatto (HIPS). Il GPPS è un materiale trasparente che offre una chiarezza eccezionale, rendendolo adatto per applicazioni quali imballaggi alimentari e prodotti di consumo. D'altra parte, l'HIPS è un materiale opaco che è stato modificato per aumentarne la resistenza agli urti, rendendolo ideale per la produzione di parti durevoli come custodie rigide per cassette degli attrezzi e utensili elettrici. Sebbene il PS sia noto per la sua robustezza e versatilità, nella scelta dei materiali per i progetti di stampaggio a iniezione è necessario considerare anche il suo impatto ambientale.

Acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS)

ABS la resina è un polimero termoplastico di alta qualità ampiamente utilizzato nelle applicazioni ingegneristiche grazie alla sua natura opaca e alle proprietà superiori. Il materiale offre eccellente tenacità, stabilità dimensionale, resistenza agli urti e ai graffi, rendendolo una scelta popolare per un'ampia gamma di prodotti. Il suo basso punto di fusione e l'alta temperatura lo rendono anche facile da modellare. L'ABS viene spesso utilizzato per produrre componenti elettronici, inclusi adattatori telefonici, tasti della tastiera e protezioni in plastica per prese a muro, grazie alle sue eccezionali proprietà isolanti. Inoltre, l'ABS non conduce elettricità e non rilascia fumi se esposto al fuoco, rendendolo un materiale ideale per i dispositivi elettrici. Gli sviluppatori di prodotti che lavorano con dispositivi elettrici dovrebbero considerare l'ABS come un materiale affidabile e sicuro.

Nylon (PA)

Il nylon, noto anche come poliammide (PA), è una scelta popolare per la produzione di parti meccaniche resistenti come boccole, ingranaggi e cuscinetti. La sua notevole resistenza e durata lo rendono ampiamente utilizzato nelle applicazioni automobilistiche dove riduce il peso e abbassa i costi di produzione rispetto alle alternative metalliche. Tuttavia, è importante notare che il nylon tende ad assorbire l’acqua, il che lo rende meno adatto alle applicazioni marine. Nonostante questo inconveniente, il nylon rimane la scelta migliore per molte applicazioni industriali grazie alle sue eccezionali proprietà meccaniche.

Policarbonato (PC)

Il policarbonato è un materiale termoplastico trasparente per stampaggio a iniezione che vanta proprietà ottiche e durata eccezionali. La sua natura amorfa garantisce un controllo dimensionale preciso e un ritiro uniforme dello stampo durante il processo di stampaggio. Il policarbonato è un'ottima alternativa all'acrilico quando è richiesto un materiale molto più resistente. Tuttavia, è importante notare che quando si producono parti in plastica otticamente trasparente, è necessario uno stampo altamente lucidato, che a sua volta richiede un acciaio inossidabile di qualità superiore che può essere più costoso. Pertanto, la scelta della resina plastica può avere un impatto significativo sulla scelta della temperatura di stampaggio e dei materiali dell'utensile appropriati.

Vantaggi dei termoplastici

I materiali termoplastici presentano numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di plastica, tra cui:

Versatilità

I materiali termoplastici possono essere modellati in forme complesse utilizzando varie tecniche di stampaggio, tra cui stampaggio a iniezione, estrusione e soffiaggio. Possono anche essere facilmente formati in pellicole, fibre e fogli.

riciclabilità

I materiali termoplastici possono essere fusi e rimodellati più volte senza perdere le loro proprietà, rendendoli altamente riciclabili.

Resistenza chimica

Molti materiali termoplastici hanno un'eccellente resistenza agli agenti chimici, il che li rende ideali per l'uso in ambienti difficili o per lo stoccaggio di sostanze corrosive.

Leggero

I materiali termoplastici sono generalmente più leggeri di altri tipi di plastica, il che li rende ideali per l'uso in prodotti leggeri o in applicazioni in cui il peso è un problema.

Punto di fusione basso

I materiali termoplastici hanno punti di fusione relativamente bassi, il che li rende facili da modellare e consente tempi di produzione più rapidi.

Efficienza energetica

A causa del loro basso punto di fusione, i materiali termoplastici richiedono meno energia per fondersi e modellarsi rispetto ad altre plastiche, il che li rende più efficienti dal punto di vista energetico.

Economicamente vantaggioso

I materiali termoplastici sono generalmente meno costosi di altri tipi di plastica, il che li rende un’opzione economicamente vantaggiosa per molte applicazioni.

Come riconoscere i materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche

Esistono diversi modi per identificare i materiali plastici comuni e i materiali per stampaggio a iniezione:

Esegui un test di ustione

Materie plastiche diverse hanno caratteristiche diverse e da questo possiamo distinguere i materiali.

PP

Brucia facilmente e velocemente. Continuerà a bruciare dopo aver lasciato il fuoco. Quando si osserva la fiamma, il colore è giallo e blu, senza fumo nero evidente. Il PP può bruciare completamente senza quasi lasciare residui. L'odore è come quello delle candele accese.

PS

Il PS è simile al PP nel tempo di combustione e brucia anche dopo aver lasciato il fuoco. Ma il colore della fiamma è arancione e produce fumo nero. Diventa morbido quando brucia ed è facile produrre polvere di carbone gocciolante. Ha un caratteristico odore di etilene.

ABS

Anche l'ABS brucia facilmente e velocemente. Può bruciarsi facilmente mentre brucia più lentamente di PS e mostra una fiamma gialla con fumo nero. Il materiale diventa morbido anche durante la combustione, ma non è soggetto a goccioline e ha un odore di gomma o speziato.

PC

A differenza dei materiali sopra menzionati, il PC non si brucia facilmente e la velocità di masterizzazione è davvero bassa. La sua fiamma si spegnerà presto una volta lontano dal fuoco. Ha una fiamma gialla e crea poco fumo nero mentre brucia. Il PC si ammorbidisce durante la combustione e forma facilmente schiuma. In particolare, il PC in fiamme non ha alcun odore particolare.

PA

Come il PC, è difficile da masterizzare per il PA e anche la sua velocità è bassa. Il fuoco si spegnerà una volta che sarà lontano dal fuoco. La fiamma superiore è gialla con fumo grigio. Durante la combustione, il PA si ammorbidisce, forma schiuma e gocciola. Puzza di capelli bruciati.

Misurare la densità

Ogni materiale plastico ha una densità specifica che può essere misurata utilizzando un densimetro. Questo metodo è più accurato del test di bruciatura e può aiutare a distinguere tra plastiche dall'aspetto simile.

Esegui un test chimico

I test chimici prevedono l'utilizzo di solventi specifici per sciogliere la plastica e l'osservazione del suo comportamento. Ad esempio, il polistirene si dissolve nello stirene monomero, mentre il polietilene no. Questo metodo richiede la conoscenza delle proprietà chimiche di ciascun materiale plastico.

Utilizzare la spettroscopia infrarossa

La spettroscopia infrarossa è una tecnica non distruttiva in grado di identificare la composizione chimica di un materiale plastico analizzando il modo in cui assorbe e riflette la luce infrarossa. Tuttavia, questo metodo richiede attrezzature e competenze specializzate.

Applicazioni di materiali per stampaggio a iniezione di materie plastiche

I materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche hanno una vasta gamma di applicazioni in molti settori diversi, tra cui:

Automotive

Molte parti automobilistiche, compresi i componenti del cruscotto, le maniglie delle porte e i rivestimenti interni, sono realizzate utilizzando materiali plastici per stampaggio a iniezione.

Beni di consumo

I materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche vengono utilizzati per produrre un'ampia gamma di beni di consumo, tra cui giocattoli, stoviglie ed elettrodomestici.

Dispositivi medici

Molti dispositivi medici, tra cui siringhe, inalatori e kit per analisi del sangue, sono realizzati utilizzando materiali plastici per stampaggio a iniezione.

Elettronica

I materiali per stampaggio a iniezione di plastica vengono utilizzati per produrre un'ampia gamma di componenti elettronici, tra cui custodie per telefoni, parti di computer e circuiti stampati.

Packaging

Molti tipi di imballaggi, tra cui bottiglie, sacchetti di plastica, tappi e contenitori, sono realizzati utilizzando materiali per stampaggio a iniezione di plastica.

Costruzione

I materiali per stampaggio a iniezione di materie plastiche vengono utilizzati per produrre un'ampia gamma di materiali da costruzione, inclusi tubi, raccordi e materiali per coperture.

Aeronautico

Molti componenti aerospaziali, compresi rivestimenti interni, pannelli e dispositivi di fissaggio, sono realizzati utilizzando materiali plastici stampati a iniezione.

Nel complesso, i materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni grazie alla loro versatilità, resistenza e durata.

Importanza di selezionare il materiale appropriato

La scelta del materiale appropriato per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche è fondamentale per diversi motivi:

Le prestazioni del prodotto

Il materiale utilizzato può avere un impatto significativo sulle prestazioni del prodotto finito. Ad esempio, alcuni materiali possono essere più forti o più resistenti al calore di altri, rendendoli più adatti a determinate applicazioni.

Costo

Il costo del materiale utilizzato può avere un impatto significativo sul costo del prodotto finito. Selezionando il materiale appropriato, i produttori spesso possono ridurre i costi senza sacrificare la qualità.

Efficienza produttiva

Materiali diversi hanno proprietà diverse che influenzano il processo di stampaggio a iniezione. Selezionando un materiale adatto al processo di produzione, i produttori possono aumentare l’efficienza e ridurre gli sprechi.

Considerazioni ambientali

Anche l’impatto ambientale del materiale utilizzato è una considerazione importante. Selezionando un materiale riciclabile o ottenuto da fonti sostenibili, i produttori possono ridurre il proprio impatto ambientale.

Tendenze future

Esistono diverse tendenze emergenti nei materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche che stanno plasmando il futuro del settore:

Materiali sostenibili

Con le crescenti preoccupazioni ambientali, c’è una crescente domanda di materiali sostenibili che siano riciclabili, biodegradabili o ottenuti da fonti rinnovabili. Materiali come la bioplastica, derivata da fonti rinnovabili, e la plastica riciclata, realizzata con materiali riciclati, stanno diventando sempre più popolari.

Compositi avanzati

I materiali compositi che combinano la plastica con altri materiali, come la fibra di carbonio o la fibra di vetro, stanno guadagnando popolarità grazie al loro elevato rapporto resistenza/peso, alla durevolezza e alla resistenza alla corrosione.

Materiali intelligenti

Vengono sviluppati materiali in grado di rilevare e rispondere ai cambiamenti nel loro ambiente, come temperatura, umidità o pressione, per una varietà di applicazioni. Questi materiali potrebbero essere utilizzati in imballaggi intelligenti, dispositivi medici e componenti automobilistici.

Materiali per la produzione additiva

La produzione additiva, o stampa 3D, sta diventando sempre più diffusa nel settore manifatturiero. Sono in fase di sviluppo materiali specificamente progettati per la stampa 3D, come fotopolimeri ed elastomeri termoplastici, per consentire la produzione di geometrie più complesse e ridurre la necessità di lavorazione secondaria.

Materiali ad alte prestazioni

Materiali con proprietà superiori, come elevata resistenza, resistenza al calore o buona resistenza chimica, vengono sviluppati per l'uso in applicazioni impegnative, come quelle aerospaziali, dei dispositivi medici e delle parti automobilistiche.