Những loại nhựa nào có thể được xử lý bằng máy ép phun?

Là thiết bị cốt lõi của chế biến nhựa, Máy ép phun đạt được độ chính xác và hiệu quả cao bằng cách nung nóng nhựa nhiệt dẻo hoặc nhựa nhiệt rắn đến trạng thái nóng chảy và phun vào các khoang khuôn. Nó xử lý nhiều loại sản phẩm, từ sản phẩm hàng ngày đến linh kiện công nghiệp, bao gồm hơn 20 loại nhựa. Trong bài báo này, các loại nhựa được sử dụng trong máy ép phun được phân tích một cách có hệ thống từ bốn khía cạnh: phân loại vật liệu, đặc tính hiệu suất, khả năng thích ứng xử lý và các kịch bản ứng dụng điển hình.

Nhựa hàng hóa chiếm hơn 70% lượng tiêu thụ nhựa toàn cầu và có đặc điểm là sản lượng cao, chi phí thấp và hiệu suất xử lý ổn định. Chúng là vật liệu chính được sử dụng trong máy ép phun.
1.1 Polyetylen
Polyethylene (HDPE) và LDPE là hai loại nhựa có năng suất cao nhất. Chuỗi phân tử polyethylene mật độ cao (HDPE) được sắp xếp chặt chẽ, có độ cứng và khả năng kháng hóa chất tốt, thường được sử dụng trong sản xuất các thùng chứa lớn như hộp doanh thu và thùng rác. Polyethylene mật độ thấp (LDPE) có tính linh hoạt tốt do cấu trúc phân nhánh và được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm linh hoạt như màng và túi đóng gói. Trong quá trình ép phun, HDPE cần giữ nhiệt độ trong thùng trong khoảng từ 220 độ C đến 260 độ để tránh bị phân hủy, trong khi LDPE có thể được xử lý ở nhiệt độ từ 180 độ C đến 220 độ.
1.2 Polypropylen (PP)
Polypropylen có mật độ nhựa thấp nhất (0,9-0,91 g/cm3), khả năng chống mỏi và chịu nhiệt tuyệt vời (điểm nóng chảy 160 -170 độ) và là vật liệu được ưa chuộng để làm cản và vỏ thiết bị. Trong quá trình ép phun, polypropylene dễ bị cong vênh do tốc độ kết tinh khác nhau nên cần tối ưu hóa nhiệt độ khuôn (khuyến nghị 80-100 độ) và duy trì áp suất (khuyến nghị áp suất phun 60-80%) để kiểm soát độ co ngót.
1.3 Polystyren
PS được biết đến với đặc tính quang học tuyệt vời (độ truyền ánh sáng 88-92%), nhưng độ giòn và khả năng chịu nhiệt (nhiệt độ lệch nhiệt 70-90 độ) đã hạn chế ứng dụng của nó. Polystyrene tác động cao (HIPS) là một loại polymer butadien mạnh hơn PS từ 3 đến 5 lần và được sử dụng rộng rãi trong vỏ đồ chơi và bàn phím máy tính. Công nghệ ép phun khí thải giải quyết hiệu quả vấn đề cặn dễ bay hơi trong quá trình xử lý PS và cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm.
1.4 Acrylonitrile-Butadien-Styren Copolyme (ABS)
ABS kết hợp khả năng kháng hóa chất của acrylonitrile, độ dẻo dai của butadien và khả năng xử lý của styrene để trở thành loại nhựa kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất. Vicat có nhiệt độ làm mềm 100-105 độ và độ bền va đập gấp 3 đến 4 lần so với PS và đặc biệt thích hợp để sản xuất vỏ điện tử và các bộ phận nội thất ô tô đòi hỏi khả năng chịu lực bên ngoài. Đúc phun hai màu cho phép kết hợp ABS với các vật liệu khác, chẳng hạn như PC, để đáp ứng các yêu cầu thiết kế sản phẩm đa dạng.

Nhựa kỹ thuật có tính chất cơ học tuyệt vời, ổn định nhiệt và kháng hóa chất. Dù đắt tiền nhưng nó đóng một vai trò không thể thay thế trong ngành sản xuất{1}}cao cấp.
2.1 Polyamit (PA, nylon)
Trong họ PA, PA6 và PA66 được sử dụng rộng rãi nhất do tính chất cơ học và xử lý cân bằng của chúng. Phạm vi điểm nóng chảy là 220-265 độ, tỷ lệ hấp thụ nước cao tới 2-3% và độ ổn định kích thước rõ ràng bị ảnh hưởng bởi độ ẩm. PA tăng cường sợi thủy tinh (GFPA) tăng độ bền kéo lên hơn 200 MPa và nhiệt độ biến dạng nhiệt lên hơn 200 độ, khiến nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận cơ khí chính xác như bánh răng và vòng bi. Trong quá trình ép phun, cần phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ thùng (PA6: 240-260 độ; PA66: 270-290 độ) và điều kiện khô (120 độ + 4 giờ sấy).
2.2 Polycarbonate (PC)
Được biết đến là "keo chống đạn", PC cho thấy độ bền va đập gấp 300 lần và độ truyền ánh sáng 89 89% so với kính 89, nhưng khả năng chống mài mòn kém (bề mặt chỉ là 2H). Hợp kim PC/ABS kết hợp với ABS đã cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể của sản phẩm và trở thành vật liệu tiêu chuẩn cho vỏ máy tính xách tay và bảng điều khiển ô tô. Trong quá trình ép phun, cần phải có áp suất phun cao (80-120 MPa) và phun nhanh (tốc độ phun Lớn hơn hoặc bằng 100 mm/s) để ngăn chặn sự đóng băng nóng chảy và nên sử dụng nhiệt độ khuôn ở mức 80-100 độ.
2.3 Polyoxymetylen (POM)
POM được mệnh danh là “siêu thép” với độ cứng (độ cứng Rockwell M85-105), khả năng chống mài mòn gần bằng kim loại và độ ổn định kích thước tuyệt vời (hệ số giãn nở tuyến tính chỉ 6×10−5/độ). Bằng cách thêm chất bôi trơn polytetrafluoroethylene (PTFE), hệ số ma sát có thể giảm xuống dưới 0,1, là vật liệu lý tưởng cho bánh răng, thanh trượt và các bộ phận truyền động khác. Trong quá trình ép phun, nhiệt độ trong thùng phải được kiểm soát trong khoảng từ 190 đến 210 độ C để tránh sự phân hủy của khí formaldehyde.

Nhựa nhiệt rắn đông cứng thông qua các phản ứng hóa học trong quá trình đúc, tạo thành cấu trúc liên kết ngang không thể đảo ngược, phù hợp với các điều kiện đặc biệt đòi hỏi nhiệt độ cao và khả năng kháng hóa chất.
3.1 Nhựa Phenolic (PF)
PF là loại nhựa nhiệt rắn công nghiệp hóa sớm nhất có khả năng cách điện, chịu nhiệt tuyệt vời (nhiệt độ liên tục 150 độ) và khả năng chống cháy (chỉ số oxy lớn hơn hoặc bằng 30%), nhưng giòn và khả năng xử lý kém. Bằng cách thêm các chất làm cứng và chất cải thiện dòng chảy, nó có thể sản xuất các công tắc và ổ cắm điện. Trong quá trình ép phun, nhiệt độ thùng phải được kiểm soát trong khoảng từ 70 đến 90 độ, nhiệt độ khuôn trong khoảng từ 150 đến 180 độ và áp suất phun trong khoảng 120-150 MPa để vượt qua khả năng chống nhớt cao.
3.2 Nhựa Epoxy (EP)
EP được biết đến với độ bám dính tuyệt vời (cường độ cắt lớn hơn hoặc bằng 20 MPa) và khả năng kháng hóa chất và được sử dụng rộng rãi trong bao bì điện tử và ma trận tổng hợp. Bằng cách thêm chất độn vô cơ (chẳng hạn như bột silica), độ co ngót có thể giảm đáng kể (từ 2% xuống dưới 0,1%) và độ chính xác kích thước có thể được cải thiện. Quá trình ép phun yêu cầu các vít chuyên dụng (tỷ lệ khung hình Lớn hơn hoặc bằng 20:1) và hệ thống ép phun áp suất cao-(áp suất Lớn hơn hoặc bằng 200 MPa), với nhiệt độ khuôn được kiểm soát trong khoảng 120 đến 150 độ.

Nhựa đặc biệt cung cấp các đặc tính đặc biệt thông qua thiết kế cấu trúc phân tử để đáp ứng-nhu cầu cao cấp trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế và các lĩnh vực khác.
4.1 Polytetrafluoroetylen
PTFE (PTFE) có phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng nhất (-200 đến 260 độ), độ ổn định hóa học cao nhất (khả năng chống ăn mòn của nước) và hệ số ma sát thấp nhất (0,04). Tuy nhiên, độ nhớt nóng chảy cực cao (1010-1012 Pa. S) của nó khiến việc ép phun truyền thống trở nên khó khăn. Cần phải ép nguội, thiêu kết hoặc biến tính polytetrafluoroethylene (chẳng hạn như sợi thủy tinh chứa đầy) để giảm độ nhớt nóng chảy. Các sản phẩm PTFE biến tính được sử dụng rộng rãi trong các vòng đệm và giá đỡ vòng bi.
4.2 Polyetheretherketon
PEEK có nhiệt độ-trong thời gian dài là 240 độ , khả năng chịu nhiệt độ-trong thời gian ngắn là 315 độ và độ bền kéo là 90-100 MPa. PEEK được gia cố bằng sợi carbon-sợi{10}}cải thiện mô đun đàn hồi lên 140 GPa, gần bằng mức hợp kim nhôm và được sử dụng rộng rãi trong các cấu trúc hàng không vũ trụ và cấy ghép y tế. Quá trình ép phun yêu cầu các vít có nhiệt độ-cao chuyên dụng (nhiệt độ thùng 380-420 độ ) và hệ thống áp suất cao (áp suất lớn hơn hoặc bằng 250 MPa), với nhiệt độ khuôn được kiểm soát trong khoảng 180 độ C đến 200 độ .
V. Xu hướng công nghệ chế biến
Với sự phát triển của khoa học vật liệu và công nghệ thiết bị, khả năng xử lý của máy ép phun ngày càng mở rộng:
Đúc hỗn hợp nhiều{0}}chất liệu: Có thể đạt được liên kết nhiều lớp của PC/ABS, PA/GF và các vật liệu tổng hợp khác bằng công nghệ đồng phun-để cải thiện hiệu suất toàn diện của sản phẩm.
Đúc vi phun: Phát triển các vít có độ chính xác cực cao (đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm) và hệ thống điều khiển phản hồi-cao để tạo ra các thành phần vi mô như bánh răng và đầu nối có trọng lượng dưới 0,1 g.
Ép phun khí phụ trợ: nạp khí phụ trợ nitơ áp suất cao được sử dụng để giảm các vết chìm do chênh lệch độ dày thành sản phẩm. Nó phù hợp với các tấm cửa ô tô, vỏ thiết bị lớn và các bộ phận có thành dày-khác.
Xử lý nhựa nguồn năng lượng sinh học: thích ứng với các đặc tính của axit polylactic, polyhydroxyapatite và các vật liệu khác, phát triển cấu trúc trục vít đặc biệt và hệ thống kiểm soát nhiệt độ, thúc đẩy công nghiệp hóa vật liệu bảo vệ môi trường.
Phần kết luận:
máy ép phun đã mở rộng từ nhựa thông dụng truyền thống sang nhựa kỹ thuật, nhựa nhiệt rắn và thậm chí cả nhựa đặc biệt, đáp ứng nhu cầu sản xuất từ ​​các bộ phận chính xác có kích thước micromet-đến các bộ phận cấu trúc lớn có quy mô micron-. Với sự phát triển của công nghệ sửa đổi vật liệu và thiết bị thông minh, quy trình ép phun sẽ tiếp tục đóng vai trò trung tâm trong-sản xuất cao cấp, thúc đẩy ngành nhựa hướng tới hiệu suất cao, hiệu suất-cao, đa chức năng và phát triển bền vững.