Как выбрать пластик для литья на вертикальной литьевой машине

Вертикальные литьевые машины используют для мелкосерийного производства некрупных пластмассовых изделий методом литья под давлением. Это надежное и неприхотливое оборудование работает с разнообразными марками термопластичных пластмасс, включая вторично переработанное сырье.

Более того, в продаже уже появляются вертикальные термопластавтоматы для многокомпонентного литья и изготовления изделий из силикона и бакелитовой смолы. Например, литьевые машины с усиленным износостойким шнеком могут использовать в качестве сырья стеклонаполненные полимеры, такие как арманид.

Классификация пластика для литья под давлением

Пластмассы бывают 2 типов: термопластичные и термореактивные. В литьевых машинах преимущественно используют термопластичные материалы, т.к. они не меняют молекулярный состав при нагревании и охлаждении, а значит – допускают переплавку и вторичную переработку.

В свою очередь, термопластичные материалы включают 3 класса:

Обычные пластики – недорогие и простые в обработке. В частности, их используют для изготовления столовых приборов и гибких креплений. К этому классу относятся полистирол (PS) и полипропилен (РР).
Инженерные пластики – более дорогие, с лучшими прочностными характеристиками, устойчивые к воздействию окружающей среды и химических веществ. Например, поликарбонат (РС) с высокими жаропрочными и изоляционными качествами применяется для изготовления электрических компонентов. А полиамид (PA) благодаря устойчивости к усадке, короблению, химическим и абразивным воздействиям востребован при производстве деталей для транспорта.
Высокоэффективные, специальные пластики. Например, полиэтиленимин (PEI) и полиэфирэфиркетон (PEEK), предназначенные для изготовления изделий с высокими требования, в т. ч. для космонавтики, авиации, медицины, автомобилестроения.

При этом в каждом классе есть пластмассы разной морфологии, т.е. с различным расположением молекул – аморфные и полукристаллические.

*Свойства пластмасс разной морфологии*
Аморфные – такие как PS, PC, PEI	Полукристаллические – такие как PP, PA, PEEK
Меньшая усадка при остывании. Возможность изготовления деталей со строгими допусками.	Более выраженная усадка
Прозрачность	Часто – непрозрачность
У некоторых марок – хрупкость	Лучшие прочностные качества
Уязвимость перед химическими воздействиями	Устойчивость к химическим воздействиям и истиранию

Аморфные пластики для литья под давлением

Среди аморфных полимеров для вертикальных литьевых машин востребованы:

ABS-пластик, синтезируемый из мономеров акрилонитрила, бутадиена и стирола. Он прочный и жесткий, легко формируется, химически устойчив, водонепроницаем. Материал непрозрачен, без добавления пигмента имеет цвет слоновой кости. Изделия из него имеют гладкую глянцевую поверхность и стабильные размеры. Например, из АБС-пластика делают детали автомобилей, корпуса и компоненты различной техники.
PS – полистирол – хрупкий прозрачный материал, подходит для изготовления высокоточных изделий, пластиковых столовых приборов, посуды.
HIPS – ударопрочный полистирол, который отлично обрабатывается. Позволяет получать высококлассные детали со стабильными размерами.
PC – поликарбонат – жесткий и прочный инженерный пластик с прозрачностью 90%. Он устойчив к тепловым воздействиям и ударам, нетоксичен, отличается стабильными размерами. Сохраняет свойства в широком диапазоне температур – от -100 до +130 °С. Благодаря электроизоляционным свойствам и огнестойкости часто применяется для изготовления электронных компонентов. Также востребован при производстве медицинской техники, канцтоваров, посуды, элементов техники.
PEI – полиэтиленимин – высокоэффективный пластик, прочный и термостойкий. К тому же, не боится химических воздействий.

Полукристаллические полимеры

Чаще всего в вертикальных ТПА используют полипропилен (РР) – сополимер пропилена и этилена. Он доступен, но при этом обладает гибкостью и химической устойчивостью, высокой прочностью и эластичностью. Этот материал легкий и нетоксичный, по прозрачности и твердости он превосходит полиэтилен. Обеспечивает электрическую и высокочастотную изоляцию. Но подвержен старению и становится хрупким на морозе. Часто его выбирают для литья механических деталей, автозапчастей, элементов изоляции, электрических корпусов, коррозионностойких изделий.

Кроме РР, можно выбрать:

PA или Nylon – полиамид или нейлон – инженерный полимер с незначительной усадкой, стойкий к деформации, химическим и механическим воздействиям. Он имеет выраженные изоляционные свойства, но впитывает воду, что приводит к нестабильности размеров и снижению электроизоляционных качеств. Благодаря высокой прочности, его часто используют вместо металла, например, для изготовления более легких деталей транспорта, роликов, шестерен и других элементов, подверженных трению. Сейчас чистый полиамид используют редко, чаще добавляют к нему стекловолокно. Так получают популярные материалы PA6 и PA66, из которых делают механические детали и другие полимерные изделия.
PEEK – полиэфирэфиркетон – прочный высокоэффективный пластик, устойчивый к термическим и химическим воздействиям. Из него делают детали с высокими требованиями, например, медицинские имплантаты, насосы, подшипники.
Celon или ПОМ – ацеталь, он же полиоксиметилен, полиацеталь или полиформальдегид – сверхпрочный пластик, устойчивый к износу, ползучести и действию химических растворителей. Он легко окрашивается, обеспечивает стабильные размеры и слабо впитывает влагу. По механическим характеристикам этот материал близок к металлу. Также он имеет хорошие электроизоляционные свойства.
LDPE – полиэтилен низкой плотности, самый гибкий, устойчивый к механическим воздействиям, влиянию влаги, атмосферных факторов и химических веществ. Светопроницаемый, легко обрабатываемый материал.

Характеристики сырья для литьевых машин

Выбор подходящего пластика для использования в термопластавтомате – непростая задача. И от ее решения зависят характеристики будущих изделий. От того, какие требования к ним выдвигаются, зависит и подходящий класс полимерного сырья (обычный, инженерный или специальный пластик), и оптимальная морфология (аморфный или полукристаллический полимер), и вид.

При выборе сырья для вертикального термопластавтомата учитывают:

Назначение конечного продукта и физические требования к нему – устойчивость к атмосферным и химическим воздействиям, истиранию, деформациям и т.п. Выбор материала во многом зависит от того, каким должно быть изделие, будет ли оно подвергаться высоким нагрузкам, температурным, влажностным или химическим воздействиям, где, как и в течение какого времени будет использоваться.
Эстетические требования – они могут касаться цвета, прозрачности, текстуры материала, качества поверхности получаемых из него изделий.
Отраслевые стандарты и нормативные требования к изделиям, в соответствии с их назначением и сферой применения. Например, более строгие требования действуют для полимерной продукции, используемой детьми, а также применяемой в медицине, пищевой промышленности и инженерии.

Основными критериями при выборе полимерного сырья для литья под давлением выступают: прочность, жесткость, жаро- и огнестойкость, устойчивость к внешним воздействиям, экологическая безопасность, электроизоляционные свойства. Также важны коэффициент усадки после остывания, текучесть, рабочая температура расплава, прозрачность, легкость обработки, стабильность размеров.

Добавки для улучшения свойств термопластичных полимеров

При использовании доступных полимеров можно обогащать их разными добавками и наполнителями для придания необходимых свойств без значительного удорожания конечного продукта. В частности, широко применяются:

Антимикробные добавки – они особенно актуальны при изготовлении потребительских товаров, контактирующих с пищевыми продуктами.
Антистатические добавки – уменьшают проводимость статического электричества.
Пластификаторы – делают полимерное сырье более податливым, легким в обработке.
Волокна – повышают прочность и жесткость.
Красители – меняют цвет или обеспечивают необходимые визуальные эффекты (такие как перламутровый вид или свечение в темноте).
Оптические отбеливатели – обеспечивают материалу чистый белый цвет.
Огнезащитные добавки – повышают устойчивость пластика к возгоранию.

*Вид пластика*	*Параметры литья – температура и давление*	*Плюсы*	*Минусы*
PS – полистирол	140–215 °С, 400–600 кгс/см²	Простота переработки, термостабильность, четкое соблюдение размеров, прозрачность.	Склонность гранул к образованию статического электричества – сырье притягивает пыль и требует дополнительной очистки перед подачей в литьевую машину.
РР – полипропилен	200–280 °С, 800–1400 кгс/см²	Прочность, гибкость, эластичность, устойчивость к химическим воздействиям. Хорошие изоляционные свойства. Возможность наращивания объемов производства, повышая давление при стабильной температуре.	Значительная усадка, но ее негативные последствия снижают путем увеличения давления при литье. Хрупкость на морозе. Подверженность старению.
PA или Nylon – полиамид или нейлон	180–280 °С, 800–1400 кгс/см²	Высокая прочность, малая усадка, устойчивость к механическим и химическим воздействиям, свойства изолятора.	Снижение изоляционных свойств во влажной среде. Низкая вязкость, требовательность к толщине пресс-формы, риск вытекания через ее зазоры.
PC – поликарбонат	240–320 °С, 800–1200 кгс/см²	Высокая термостабильность и вязкость в жидком состоянии. Прозрачность, жесткость, прочность (при соблюдении технологии литья), стабильные размеры, устойчивость к тепловым, механическим и другим воздействиям. Огнестойкость. Свойства изолятора.	Хрупкость изделий при нарушении температурного режима и несоблюдении условий просушки.