注塑成型材料的名稱聽起來像化學課上的術語。聚丙烯的縮寫 (PP) 與聚苯乙烯 (PS) 相似。選擇正確的注塑材料還意味著了解您的應用要求,這可能會在原型制作和生產之間發生變化。
幸運的是,您不需要化學博士學位即可做出正確的材料選擇。當然,有很多因素需要考慮,但一切都從基礎開始:主要材料的名稱和縮寫、它們的優缺點、典型應用以及常見的品牌和等級。
常用的注塑成型材料有十種:
● 亞克力(PMMA)
● 丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)
● 尼龍聚酰胺 (PA)
● 聚碳酸酯 (PC)
● 聚乙烯 (PE)
● 聚甲醛 (POM)
● 聚丙烯 (PP)
● 聚苯乙烯 (PS)
● 熱塑性彈性體 (TPE)
● 熱塑性聚氨酯 (TPU)
對于每種注塑成型塑料,以下部分解釋了您需要了解的內容。亞克力 (PMMA)
PMMA 或丙烯酸,它是一種堅固、透明的熱塑性塑料,是一種重量更輕、防碎的玻璃替代品。因為 PMMA 是透明的并且具有出色的光學清晰度,它允許高百分比的光通過。
亞克力的優缺點
丙烯酸樹脂具有很高的抗拉強度,可以承受負載,不會吸收異味,并且在注塑成型過程中可以保持嚴格的公差。該材料還可以抵抗陽光和天氣,使其適合戶外使用。因為它在與水接觸時不會降解,所以 PMMA 不會釋放雙酚 A (BPA),這是一種在許多塑料中對人體健康有不利影響的化學物質。
丙烯酸樹脂有一些重要的限制。它們比玻璃更貴,更容易劃傷。它們也很容易被油脂和油污漬。此外,對于某些工業應用,PMMA 的使用溫度太低。注塑成型的丙烯酸樹脂缺乏很強的耐溶劑性,在特別重的負載下容易出現應力開裂。
PMMA 應用、等級
丙烯酸樹脂用于窗戶、溫室、太陽能電池板、浴室外殼和其他用于建筑和照明應用的透明組件。
通用丙烯酸是最便宜的 PMMA 類型,用于商品而不是工程應用。標牌級亞克力比通用亞克力強 10 倍,為戶外標牌提供出色的透光性。海洋級丙烯酸可抵抗持續暴露在水中的損壞,并且經常被造船者使用。
丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)
ABS 是一種工程級熱塑性塑料,熔點相對較低,易于成型。這種不透明的聚合物支持著色劑的使用,并提供不同的紋理和表面處理。ABS以其強度和抗沖擊性而聞名。
ABS的優缺點
ABS堅韌、相對便宜,并且具有良好的耐熱、耐油、耐酸和耐堿性能。其苯乙烯含量賦予注塑件光澤、美觀的外觀,而其丁二烯含量即使在低溫下也能提供出色的韌性。
由于 ABS 對陽光或天氣的抵抗力不強,因此它不是戶外應用的好選擇。ABS 燃燒時也會產生大量煙霧,對高摩擦的抵抗力很差,并且對水等溶劑缺乏抵抗力。
ABS 應用、等級
注塑成型的 ABS 用于電子元件和鍵盤按鍵、保護頭飾、電源插座的塑料壁板以及汽車部件,如儀表板、輪罩和汽車車身零件。其他應用包括消費品、運動器材和工業配件。
ABS 也可以與玻璃填料結合以增加強度,或與聚碳酸酯結合以提高耐低溫沖擊性。一些供應商生產填充和未填充的 ABS 塑料。
尼龍聚酰胺 (PA)
聚酰胺 (PA) 是一大類材料,可以是天然的也可以是合成的。然而,尼龍,一種聚酰亞胺,總是合成的。尼龍注塑成型具有挑戰性,因為這種聚酰胺容易收縮并且填充不足。
尼龍的優缺點
尼龍 PA 的優點包括韌性和高耐熱性。它們還具有高耐磨性、良好的抗疲勞性和降噪性能。憑借其低摩擦系數,注塑成型尼龍適用于高摩擦和磨損應用。
雖然尼龍不提供固有的阻燃性并且可以快速燃燒,但可以使用阻燃版本。同樣,雖然尼龍會被陽光降解,但可以添加紫外線穩定劑來提高性能。此外,該材料對強酸和強堿的耐受性較差。
尼龍應用、等級
尼龍常用于堅固的機械部件,如軸承、襯套、齒輪和滑軌。它也是外殼和卡扣閉合、螺紋嵌件、動力拍片、夾具和固定裝置的理想選擇。其他應用范圍從牙刷和輪子到醫療植入物和電連接器。
雖然尼龍是杜邦公司開發的一種特定類型的聚酰胺的名稱,但這種尼龍聚酰胺也可從其他公司獲得。今天,尼龍有四個主要等級:尼龍 66、11、12 和 46。每個等級的機械性能略有不同。
尼龍 66 具有更高的熔點和更強的耐酸性,可用于化學加工應用。
尼龍 11 具有更高的抗尺寸變化能力,因為它具有更高的防潮性。它用于戶外應用。
尼龍 12 具有最低的熔點和相對較好的抗吸水性。
尼龍 46 的工作溫度高于其他等級的尼龍。應用包括發動機和變速器
尼龍等級可以用玻璃填充以提高機械強度。
聚碳酸酯 (PC)
聚碳酸酯 (PC)塑料是天然透明的堅固、堅韌材料。它們的特性類似于 PMMA,但聚碳酸酯在更寬的溫度范圍內保持其物理特性。著色后,PC 會隨著時間的推移保持其顏色并保持其強度。
聚碳酸酯的優缺點
聚碳酸酯非常耐用,比玻璃強 250 倍。憑借其可預測且均勻的模具收縮率,這種注塑成型材料可提供精確的尺寸控制。PC 塑料也很輕,并具有出色的光學性能以支持光傳輸。
因為它含有 BPA,所以不建議將注塑成型的聚碳酸酯用于食品制備或儲存。它還需要較高的加工溫度,這會使成型成本更高。聚碳酸酯也不耐刮擦。
PC 應用、等級
聚碳酸酯用于機械防護裝置、透明或有色窗戶、擴散器和用于發光二極管 (LED) 的光管以及透明管。這種材料還可用于生產用于聚氨酯和硅膠鑄件的透明模具。
聚碳酸酯可以填充玻璃并與 ABS 復合以提高抗沖擊性。一些等級包含相對較小百分比的不銹鋼纖維。
聚乙烯 (PE)
聚乙烯是世界上最常用的塑料。主要有以下三種:
● 高密度(HDPE、PEHD)
● 低密度 (LDPE)
● 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET、PETE)
PE 是唯一可以根據其密度進行選擇的商業聚合物,因為它控制其他材料特性,所以這一測量很重要。HDPE 和 LDPE 都具有耐化學性等有用的特性,但它們在各自的硬度、柔韌性、熔點和光學透明度方面有所不同。PET塑料不是由密度定義的。
聚乙烯的優缺點
HDPE、LDPE 和 PET 都是低成本塑料,既能防潮又能防化學品。LDPE 比 HDPE 更柔軟、更靈活,HDPE 是一種不透明的材料。與 LDPE 一樣,PET 可以像玻璃一樣透明。工程師和設計師喜歡這些材料,因為它們在光學清晰度和其他特性方面提供了多種選擇。
PE 塑料受到抗紫外線能力差的限制,不能承受高使用溫度。厚度小于 0.020 英寸的HDPE 零件難以成型。對于注塑成型的 LDPE,很難實現緊密的公差。PET 會吸收大量水分并需要樹脂干燥,這會增加生產成本。
PE 應用、等級
PE塑料以用于奶瓶(HDPE)、塑料薄膜(LDPE)和水瓶(PET)而聞名;但是,這些產品不是注塑成型的。它們是使用稱為吹塑的不同類型的成型制成的。注塑成型 PE 的示例包括兒童玩具、工具箱、電線和電纜絕緣體以及醫療設備組件。
PE 塑料有編號等級,數字越大通常表示密度越高。例如,HDPE 500 的密度高于 HDPE 300。兩種牌號的密度都高于 LDPE,后者也使用牌號編號系統。
聚甲醛 (POM)
聚甲醛 (POM)是一種工程塑料,也稱為乙縮醛。它可以注塑成需要低摩擦、高剛度和出色尺寸穩定性的零件。因為它們具有高度結晶結構,所以 POM 塑料是天然不透明和白色的。
聚甲醛的優缺點
注塑 POM 結合了出色的剛性、熱穩定性和低摩擦系數。它還具有低吸水性和良好的耐化學性。有兩種主要類型的 POM 塑料可供選擇:均聚物和共聚物。這使工程師和設計師可以選擇具有不同特性的乙縮醛材料。
POM 以其純形式具有低沖擊強度和非常高的熱膨脹率。模具收縮率相對較高,乙縮醛不抵抗紫外線。作為均聚物的 POM 塑料提供更高的硬度和拉伸強度。但是,所有 POM 塑料(均聚物和共聚物)都不能達到 UL 94 等標準的防火等級。
POM 應用、等級
由于其低摩擦系數,注塑 POM 適用于軸承、齒輪、傳送帶和滑輪。其他應用包括緊固件、眼鏡框、刀具和槍支零件、鎖系統和高性能工程部件。
POM 采用玻璃纖維或礦物質增強的等級,以提高強度和剛度。用這兩種材料增強的化合物可提供出色的機械性能平衡。
聚丙烯 (PP)
聚丙烯 (PP)具有與聚乙烯 (PE) 相似的特性,但更硬且更耐熱。它是世界上第二常用的塑料。雖然聚丙烯的密度隨填料的變化而變化,但純PP是密度最低的商品塑料。
PP的優缺點
聚丙烯塑料提供良好的耐化學性并在扭轉或彎曲后保持其形狀。PP 還具有高熔點,并且在暴露于濕氣或水中時不會降解。注塑成型的 polypro(有時也稱為這種塑料)也可回收多達四次。此外,回收的 PP 可以與其他塑料材料結合使用。
注塑成型的聚丙烯在紫外線下會降解,并且極易燃。在高于 100° C (212° F) 的溫度下,它會溶解成對人體健康有害的芳香烴,例如苯和甲苯。因為難粘合,PP難上色;但是,可以添加顏料來為材料著色。
PP 應用、等級
注塑成型聚丙烯有多種消費、商業和工業應用。示例包括兒童玩具、儲物容器、體育用品、包裝、電器和電動工具主體。
PP 塑料可以填充玻璃纖維,以提高尺寸穩定性、剛度、強度和抗翹曲性。等級包括高結晶聚丙烯 (HcPP),它比普通聚丙烯具有更高的剛度。
聚苯乙烯 (PS)
聚苯乙烯 (PS) 是一種商品塑料,有兩種用于注塑成型的基本類型:
● 通用聚苯乙烯 (GPPS)
● 高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)
GPPS較脆,尺寸穩定性比HIPS低,HIPS與順丁橡膠復合以增強其材料性能。GPPS 還具有玻璃般的透明度,而 HIPS 是不透明的。兩種類型的聚苯乙烯都非常適合注塑成型,因為它們具有可預測且均勻的收縮率。
PS的優缺點
PS 塑料價格低廉、重量輕,并且耐濕氣和細菌生長。它們還對伽馬輻射具有出色的抵抗力,可用于對醫療設備進行消毒。注塑成型的聚苯乙烯還對稀釋的酸和堿具有良好的耐化學性。
聚苯乙烯易燃,易受紫外線降解,并受到烴類溶劑(如苯和煤油)的侵蝕。因為它很脆,GPPS很容易開裂。雖然注塑成型的聚苯乙烯是可回收的,但它不是可生物降解的。
PS 應用、等級
聚苯乙烯用于醫療、光學以及電氣和電子應用。由于具有更高的沖擊強度,HIPS 經常與電器和設備一起使用。注塑成型的 GPPS 用于塑料玩具、箱子、容器和托盤。
聚苯乙烯可以用玻璃填充以增加強度,也可以與丙烯酸共聚以提高透明度并改善化學和紫外線穩定性。
熱塑性彈性體 (TPE)
熱塑性彈性體 (TPE) 或熱塑性橡膠 (TPR) 是橡膠和塑料材料的混合物。TPE雖然具有橡膠的特性和性能,但其加工方式與塑料一樣。TPR 的彈性是其吸引設計師和工程師的部分原因。TPE也是可回收的,可以回收六次。此外,其他回收材料可以混合在一起生產TPE。
TPE的優缺點
熱塑性彈性體可以拉伸到中等伸長率。消除這種壓力后,它們幾乎恢復到原來的形狀。TPE還具有更短的成型周期,支持二次成型選項,并且比液態硅橡膠 (LSR) 更容易成型且成本更低。
然而,在持續的壓力下,TPE容易發生蠕變,這是一種固體材料永久變形的趨勢。這種材料在較高溫度下也往往會失去其橡膠特性,并且比其他注塑成型材料要貴得多。
TPE 應用、等級
注塑成型的 TPE 用于鞋類、醫療器械、汽車零部件和寵物產品。汽車應用包括防風雨密封和防震防塵罩。醫療應用包括呼吸管、閥門、導管和通氣面罩。
熱塑性聚氨酯 (TPU)
熱塑性聚氨酯 (TPU)是一種熱塑性彈性體 (TPE),與其他 TPE 一樣,TPU 具有類似橡膠的彈性;但是,注塑成型的 TPU 具有更高的硬度,可以用作硬橡膠的替代品。通常選擇 TPU 而非 TPE,因為 TPU 更適合極端溫度和耐化學性。另一方面,TPE 更柔軟、更靈活。二手注塑機回收
TPU的優缺點
與其他 TPE 相比,TPU 具有更高的耐磨性、耐化學品性、油脂、油和高溫性能。注塑成型的熱塑性聚氨酯還具有良好的承重能力,適用于材料暴露于臭氧的環境中。
TPU 對于某些注塑成型部件可能太硬或缺乏所需的柔韌性。熱塑性聚氨酯也往往成本更高,并且在加工前需要干燥。由于某些牌號的保質期很短,注塑商可能必須在使用前將它們處理掉。
TPU 應用、等級
注塑成型的 TPU 用于鞋類、墊圈、腳輪和體育用品。應用還包括電子和醫療設備的外殼或外殼。在醫療應用中,有時會使用 TPU 代替聚氯乙烯 (PVC),這是一種可能引起皮膚刺激的塑料。
熱塑性聚氨酯有商業級、醫療級和工業級。TPU 材料主要分為三類:聚酯、聚醚和聚己內酯。
混合注塑成型材料
盡管它們是最常見的類型,但上面列出的材料并不是您唯一的選擇。根據您的具體要求,您還可以選擇結合了兩種不同聚合物最佳性能的混合塑料。有多種混合物可供選擇,但最常見的類型是 PC/ABS、PC/PBT 和 PPE/PS。
PC/ABS
PC/ABS 是聚碳酸酯 (PC) 塑料和丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 的混合物。它堅固、堅硬、耐熱、收縮率低,可減少注塑缺陷。這種混合物用于汽車行業的手套箱和電子行業的筆記本電腦顯示器外殼。
PC/PBT
PC/PBT 是 PC 塑料和聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 的混合物,PBT 是一種工程聚合物,用于電氣和電子行業的絕緣。PC/PBT 很好地結合了耐化學性、耐溫性和機械強度。它的性能可以通過提供阻燃或抗紫外線的添加劑進一步增強。
PPE/PS
PPE/PS 是聚苯醚 (PPE) 和聚苯乙烯 (PS) 的混合物。它具有出色的尺寸穩定性、低模具收縮率、低吸水率以及在熱水和冷水中的出色穩定性。注塑成型 PPE/PS 用于流體工程、環境工程和飲用水應用。
特種注塑成型材料
除共混材料外,注塑成型還使用各種特殊材料。最常見的類型是 PEI、PBT、PEEK、LCP 和 PVC。
PEI
聚醚酰亞胺 (PEI) 是一種耐熱熱塑性塑料,兼具剛度和穩定性以及低可燃性和低煙霧產生。PEI 的耐環境性和高沖擊強度使其成為汽車傳動和照明系統的醫療部件和零件等應用的理想選擇。
PBT
聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 具有低熔體粘度,是用于成型薄截面零件的優良材料。PBT 還具有出色的抗蠕變性,該特性描述了材料在長時間暴露于高水平應力下緩慢變形的趨勢。PBT 的應用包括鍵盤、開關和配電箱。
PEEK
聚醚醚酮 (PEEK) 是一種工程塑料,通常用于醫療應用,因為它可以抵抗伽馬輻射和高壓滅菌,兩者都用于滅菌。PEEK 具有優異的機械性能、抗化學品和熱降解,并能承受長期的液體浸沒。
LCP
液晶聚合物 (LCP)用于注塑成型薄壁部件和非常小的部件。LCP 還可以抵抗伽馬輻射、蒸汽高壓滅菌和大多數化學消毒方法。除醫療設備外,這些特種塑料還用于集成電路 (IC) 的注塑成型插座。
PVC
聚氯乙烯 (PVC) 是一種重量輕、可回收且相對便宜的塑料,它結合了耐環境性和出色的拉伸強度。這種堅固、堅硬的特種塑料用于汽車零件、管道、窗戶和線軸。PVC 還具有出色的尺寸穩定性和良好的保色性。