Производство изделий из пластиков: как выбрать материал

Производство изделий из пластиков: как выбрать материал

Пластик широко используется в различных отраслях промышленности за счёт своих свойств: прочность при относительно лёгком весе, эстетичный внешний вид, долговечность. Благодаря электрическим свойствам пластмассы также находят широкое применение в электротехнической промышленности. Изготовление изделий из современного пластика зачастую экономически выгоднее, чем из других материалов.

Производители выбирают пластик за ряд качеств, которые неизменно присущи практически всем его вариациям:

1). Пластичность

При нагреве до определенной температуры материал становится мягким и обретает хорошие пластические свойства, что позволяет преобразовать его в требуемую форму. Изделие сложной формы легко и выгодно делать из пластика.

2). Низкая плотность

Показатели плотности пластмассы значительно ниже стали (примерно в 7 раз). Это важно, когда производимое изделие надо облегчить, например, это свойство необходимо при производстве деталей для самолётов или автомобилей.

При этом пластмассы имеют высокие показатели прочности и жёсткости для своей плотности. Облегчить же деталь также можно за счёт предыдущего свойства, использовав рёбра жёсткости. Реализовать рёбра в пластиковом изделии при литье под давлением выгоднее, чем при фрезеровке другого материала.

Распространённые полимеры с низкой плотностью (около 1 г/см3): полипропилен, полиэтилен, АБС, полистирол, HIPS (ударопрочный полистирол/УПС).

3). Прозрачность

Часто пластмассу выбирают как замену стеклу. При этом изделие будет прочнее, чем стеклянное. Например, это важно при эксплуатации противотуманных фар автомобиля, которые находятся низко и подвержены попаданию камней.

Полимерные материалы делятся на термопласты и реактопласты. В свою очередь термопласты делятся на аморфные, частично кристаллические и жидкокристаллические. Аморфные термопласты, такие как полистирол, поликарбонат, полиметилметакрилат, подходят для литья прозрачных изделий. Также большинство частично кристаллических термопластов используются для производства полупрозрачных изделий (например, медицинских шприцов).

5). Стойкость цвета и однородность окрашивания

За счёт добавления красителя в материал, изделию из пластика можно придать любой цвет.

Выбор материала

На рынке доступно множество различных пластиков, каждый из которых имеет уникальные свойства и практическое применение. В сфере литья под давлением используются термопластичные и термореактивные пластмассы. Выбрать нужный тип пластика для производства товаров — довольно непросто. Окончательное решение зависит от того, какими свойствами должно обладать проектируемое изделие (гибким или твёрдым, химически стойким, термостойким, прозрачным и др.).

Основные характеристики пластмасс, учитываемые при производстве

Механические свойства

Механические свойства характеризуют поведение материалов под действием нагрузки. Численно это поведение оценивается прочностью, пластичностью и деформативностью. Поэтому еще их называют деформационно-прочностными свойствами.

Ударная вязкость показывает способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью.

Дополнительная характеристика полимерных материалов — твёрдость, с её помощью оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость пластмассы используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твёрдые и прочные — в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр.

Температурные характеристики

При выборе полимерного материала важно учитывать его тепловое поведение. Так, температура эксплуатации пластмассового изделия в итоге влияет на значения разрушающих напряжений, деформативности, модуля упругости, твёрдости, ударной вязкости и других свойств, существенно корректирующих потребительские характеристики.

Теплофизические свойства

Параметры, относящиеся к теплофизическим свойствам, условно разделяются на две группы:

1. Параметры, определяющие внешнее поведение пластиковой детали при изменении температуры;

2. Параметры, устанавливающие внутреннюю реакцию материала на тепловое воздействие. Интенсивность каждого вида реакции определяется соответствующим теплофизическим коэффициентом.

Химическая стойкость

Это свойство крайне необходимо учитывать при производстве деталей автомобиля, контактирующих с топливом. Список агрессивных веществ, влияющих на свойства пластиков, обширен. Это различные кислоты, растворы щелочей и окислителей, растворители, горюче-смазочные материалы. Воздействие химических веществ на пластик может сопровождаться диффузией и деструкцией.

Электрические свойства

Речь идёт о совокупности параметров, характеризующих поведение пластмассы в электромагнитном поле: диэлектрической проницаемости, диэлектрических потерях, электрической проводимости и электрической прочности.

В целом, пластик является хорошим диэлектриком. Это большой плюс, если требуется изделие с таким свойством. Кроме того, задать необходимую проводимость можно, покрыв пластик специальным лаком.

Горючесть пластмасс

Благодаря широкому спектру пластмасс можно подобрать такой пластик, который не будет стремительно воспламеняться.

К основным показателям, определяющим горючесть пластмасс, можно причислить показатель возгораемости, температуру воспламенения, температуру самовоспламенения и кислородный индекс. Кроме того, с позиций пожароопасности важны показатели параметров дымообразования и газовыделения при горении пластмассы.

Поскольку все органические вещества горючи, то для снижения пожароопасности полимерных материалов их модифицируют и вводят различные добавки, влияющие на механизм горения полимеров или тормозящие этот процесс.

Коэффициент теплового расширения

Разнообразие пластиков позволяет подобрать необходимый коэффициент теплового расширения. Если пластиковая деталь находится в сборке с деталями из другого материала, то часто важно, чтобы они имели близкий коэффициент теплового расширения. Иначе есть риск разрушения сборки.

Триботехнические свойства

Триботехнические свойства характеризуют применимость пластмасс в узлах трения.

Таким образом, пластик — один из самых универсальных материалов. Его вариации разнообразны, в первую очередь по свойствам, которыми они обладают. Поэтому всегда можно подобрать подходящий по параметрам пластик и применить почти в любом изделии. Регулировать же свойства базового материала помогают специальные добавки.