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Wie wählt man das richtige Spritzgussmaterial aus?
Laut unvollständiger Statistik befinden sich derzeit 45 Polymerserien in der Materialbibliothek, insgesamt 85,000 Kunststoffarten, die sich grob in zwei Kategorien einteilen lassen: Duroplaste und Thermoplaste. Spritzgießen ist eine der gängigsten Methoden zur Herstellung von Teilen in großen Stückzahlen, und die Auswahl eines geeigneten Materials kann wie eine entmutigende Aufgabe erscheinen. Dies erfordert ein detailliertes Verständnis des Materials und muss sich auf den Zweck, die Effizienz und die Kosten der Herstellung des Teils beziehen. Bestimmte Materialien sind sicherlich besser geeignet, aber es gibt beim Spritzgießen kein Patentrezept. Durch die Wahl des richtigen Materials können Sie Form, Passform und Funktion Ihrer Teile verbessern. Die Materialauswahl steht letztlich immer in direktem Zusammenhang mit der Anwendung des Bauteils.
1. Der Unterschied zwischen Duroplasten und Thermoplasten
Der Hauptunterschied zwischen Duroplasten und Thermoplasten besteht darin, dass sie mit unterschiedlichen Ergebnissen auf Wärme reagieren.
Duroplastischer Kunststoff. Dieses Material nimmt an Festigkeit zu, wenn es erhitzt oder hohen Temperaturen ausgesetzt wird; Beispielsweise behalten duroplastische Kunststoffprodukte ihre Gesamtfestigkeit und Form, wenn sie höheren Temperaturen ausgesetzt oder ausgesetzt werden. Diese charakteristische Entscheidung ist bei der Herstellung großer dauerhafter Teile und Baugruppen von Vorteil. Sie halten mehr Anwendungen und extremen Bedingungen stand. Duroplaste haben auch erhebliche Nachteile. Nach dem Erhitzen verändert sich ihre innere Struktur und kann nicht mehr umgeformt werden, was eine Wiederverwendung unmöglich macht. Der hohe Schmelzpunkt von Duroplasten ist für das Spritzgussverfahren nicht geeignet. Auch haben nicht alle Duroplaste den gleichen Schmelzpunkt. Jedes Material reagiert anders auf Wärme, daher kann für eine bestimmte Art von Duroplast eine spezielle Maschine erforderlich sein, die im Allgemeinen nicht universell ist.
Thermoplaste.Thermoplaste sind recycelbare Materialien, die nach wiederholtem Erhitzen und Abkühlen wiederverwendet werden können, ohne ihre chemische Struktur zu verändern. Beim Spritzgießen haben Thermoplaste den Vorteil, dass sie einen relativ niedrigen Schmelzpunkt haben, wodurch sie sich besser für die Massenfertigung von Kunststoffteilen eignen.
* Thermoplaste kosten im Allgemeinen mehr als Duroplaste.
2. Bei der Materialauswahl zu berücksichtigende Faktoren
Um das richtige Material für Ihr Kunststoffteil zu finden, kann es hilfreich sein, rückwärts zu denken. Seien Sie bereit, diese Fragen zu beantworten: Wofür wird das Teil verwendet? Welchem Druck wird das Teil ausgesetzt? Arbeiten sie in einer rauen Umgebung? Ist die Montage kompliziert? Die Priorisierung der folgenden Faktoren kann bei der Auswahl des richtigen Materials helfen:
Einbaulage: Die Einbaulage der Teile ist ein Faktor, der berücksichtigt werden muss.
In der Sonne, draußen, in feuchter Umgebung oder innerhalb oder außerhalb des Moduls installiert?
Temperaturen: Funktioniert das Teil in einem kalten Kühlschrank oder in einer Umgebung mit hohen Temperaturen wie Raumtemperatur oder unter der Haube?
Lebenszyklus: Ist die durchschnittliche Arbeitszeit von Teilen 5 Jahre, 10 Jahre oder länger?
Garantie: Gerade in der Automobilindustrie muss berücksichtigt werden, dass die Teile nach einigen Jahren Schaden nehmen können. Wie viel wird die Reparatur kosten?
Kostenbeschränkungen: Handelsübliche Kunststoffe wie hochdichtes Polyethylen oder Polypropylen haben normalerweise eine hohe Dichte, geringe Wärmeentwicklung und sind relativ billig. Das andere sind technische Kunststoffe wie PEEK, PEI und andere Materialien, die hochtemperaturbeständig und sehr hart sind, aber die Kosten sind relativ hoch.
Anforderungen an das Aussehen: ob das Teil eine Textur benötigt, wie hoch die Oberflächengüte sein muss, ob farbige Teile besser geeignet sind als transparente Teile usw.
Nachdem Sie die Ausgangsfrage geklärt haben, können Sie den größten Teil des Materials ausschließen, müssen aber dennoch die nächste Reihe von Fragen berücksichtigen, um das Material weiter einzugrenzen:
Designfunktion: Benötigen Sie in Anbetracht der mechanischen Eigenschaften des Teils Funktionen wie Flexibilität, Kompressibilität und Haftung? Braucht es Zugfestigkeit? Was sind die Anforderungen an die Schlagzähigkeit oder elektrische Isolierung des Teils? Erfordert das Material geklebte Einsätze, wie z. B. Multi-Material-Overmolding oder Insert-Molding? Das Teilegewicht ist ebenfalls ein wichtiger Gesichtspunkt.
Umweltfaktoren: Welcher Betriebsumgebung wird das Teil ausgesetzt sein? Wird es Chemikalien ausgesetzt, muss es schwer entflammbar sein, was sind die UV-Anforderungen?
Compliance: Für einige spezifische Branchen erfordern Teile Materialzugangsschwellen. Benötigt Ihr Teil eine Lebensmittelzulassung, muss es FDA-konform sein? Oder erfordert es medizinische Qualität, ISO, elektrische Konformität usw.?
Unterschiede zwischen Duroplasten und Thermoplasten
| Duroplaste | Thermoplastische Polymere |
| Kann nur einmal erhitzt und geformt werden | Kann mehrmals erhitzt und geformt werden |
| Sie härten während ihrer Bildung aus und erweichen nicht, wenn sie erhitzt werden | Sie erweichen beim Erhitzen (manchmal verflüssigen sie sich) |
| Sie schmelzen nicht. Sie können hohen Temperaturen standhalten. | Wenn Wärme angewendet wird, werden sie weiß und gewinnen beim Abkühlen ihre Härte zurück. |
| Bis zu 5 Minuten zur Stabilisierung | Die Stabilisierung kann in 10 Sekunden erreicht werden |
| Hohe thermische und chemische Beständigkeit. | Gute mechanische Eigenschaften und einfache Verarbeitung. |
| Unlöslich. | Unlöslich in organischen Lösungsmitteln. |
| Beispiele: Silikone, einige Arten von Polyester und Phenolmaterialien. | Beispiele: Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid. |
3. Vorteile und Anwendungen von häufig verwendeten thermoplastischen Materialien
Ein Professioneller Spritzgießen Die Fabrik hat normalerweise Dutzende von Kunststoffen in technischer Qualität auf Lager und muss auch speziellere Materialien unterstützen, die von Kunden angefordert werden. Die Vorteile und Anwendungen häufig verwendeter Thermoplaste werden basierend auf dem Lagerbestand von Materialien von DDPROTOTYPE, einem Spritzgusslieferanten in China, zusammengefasst.
① ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol).
Vorteile: ABS ist ein zäher, schlagfester Kunststoff mit geringer Schrumpfung, stabilen Abmessungen und ausgezeichneter Säure- und Laugenbeständigkeit, der in verschiedenen Bereichen weit verbreitet ist. Der Preis für dieses Material ist relativ günstig.
Anwendungsfelder: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf elektronische Produkte, Fernbedienungen, Computer, Telefone, Kosmetika, tragbare Geräte, Gehäuse usw.
Vorsichtsmaßnahmen: Spritzgussteile aus ABS zeigen Schweißnähte und können in einigen Bereichen, in denen es dicker ist, Vertiefungen und Hohlräume aufweisen. Glücklicherweise kann ABS mit PC gemischt werden, und das verbesserte Material kann die Mängel erheblich beheben.
②ABS/PC
Vorteile: ABS/PC-Hybridmaterial hat sowohl die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Polycarbonat als auch die Flexibilität und Dimensionsstabilität von ABS, einem Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Dieses Material hat eine höhere Hitzebeständigkeit als ABS. Bei niedrigen Temperaturen hat dieses Material eine höhere Schlagfestigkeit als PC.
Sondermaschinen: Diese Hybridmaterialien sind unter anderem in der Automobil-, Elektronik- und Telekommunikationsindustrie üblich.
Vorsichtsmaßnahmen: ABS/PC-Material maximiert die Fehler beim Formen mit einem einzigen Material, wie z. B. dicke Formprobleme. Wenn hervorragende mechanische Eigenschaften gewählt werden und Kosten gesenkt werden sollen, kann dieses Hybridmaterial ausgewählt werden.
③PC (Polycarbonat)
Vorteile: PC ist ein transparenter Kunststoff mit optisch klarer Qualität, hoher Festigkeit, extremer Schlagzähigkeit, geringer Schwindung und guter Dimensionsstabilität. Darüber hinaus hat PC eine gute Hitzebeständigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Teile ist sehr hoch.
Sondermaschinen: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf Linsen, Leuchten, Gehäuse von Mobiltelefonen, elektronische Komponenten, medizinische Geräte, kugelsicheres Glas usw.
Vorsichtsmaßnahmen: PC macht dickere Teile, es kann Hohlräume, Luftblasen oder Vertiefungen geben. Außerdem ist die chemische Beständigkeit von PC-Teilen relativ schlecht. ABS/PC-Mischmaterial ist ein guter Ersatz für PC und kann einige Defekte beheben, aber die hergestellten Teile sind undurchsichtig.
④PA oder PPA (aliphatisches Polyamid)
Vorteile: PA ist ein technischer Kunststoff mit hervorragender Leistung. Es hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Ölbeständigkeit, Hitzebeständigkeit usw., und seine Verstärkung und flammhemmende Modifikation kann seine Hitzebeständigkeit erheblich verbessern. Eigenschaften, Stabilität und Flammschutz. Nylon gibt es in vielen Varianten (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12 usw.). Jedes Material hat seine eigenen Vorteile. Nylon hat eine hohe Festigkeit und Hochtemperaturfestigkeit sowie eine hervorragende chemische Beständigkeit. Beispielsweise hat Nylon 6/6 eine hohe Festigkeit und Härte und ist sehr verschleißfest. Nylon 6 ist bei niedrigen Temperaturen sehr steif und zäh. Nylon 6/12 hat eine bessere Schlagfestigkeit.
Sondermaschinen: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf Teile mit dünnwandigen Merkmalen, Wellen, Zahnräder und Lager, Schrauben, Pumpen, Führungen usw.
Vorsichtsmaßnahmen: Nylon lässt sich leicht verformen, was allgemein bekannt ist. In einigen spezifischen Umgebungen, wie z. B. in einem feuchten Kühlschrank, werden Nylonteile im Allgemeinen vermieden. Da Nylon ein wasserabsorbierendes Material ist, kann es zu Veränderungen in Größe und Struktur des Teils führen und es beschädigen.
⑤POM (Polyoxymethylen)
Vorteile: Mit Zähigkeit, Steifigkeit, Härte und Festigkeit ist es im Vergleich zu anderen Kunststoffen sehr hart. Gleichzeitig hat es eine gute Schmierfähigkeit und Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln sowie eine gute Elastizität. Daher eignet sich dieser Kunststoff sehr gut zur Herstellung von Lagerflächen und Zahnrädern.
Sondermaschinen: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf Zahnräder, Pumpen, Laufräder, Schaufeln, Förderketten, Ventilatoren, Schalterkomponenten, Knöpfe und Knöpfe usw.
Vorsichtsmaßnahmen: Aufgrund der Schrumpfung von POM ist es notwendig, bei der Teilefertigung eine gleichmäßige Wandstärke zu gestalten. Wegen seiner Gleitfähigkeit ist es schwierig, es anzustreichen oder zu beschichten, und es ist auch schwierig, einen ästhetischen Effekt zu erzielen.
⑥PMMA (Polymethylmethacrylat)
Vorteile: Es ist auch als Acryl bekannt und ein transparenter Kunststoff mit guten optischen Eigenschaften, Oberflächenbeschaffenheit, Kratzfestigkeit und geringer Schrumpfung.
Anwendung: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf Linse, Lichtleiter, Linse, Lampenschirm, Glasfaser, Logo usw.
Vorsichtsmaßnahmen: PMMA ist relativ spröde, bricht leicht nach Krafteinwirkung und hat eine schlechte chemische Beständigkeit.
⑦PP (Polypropylen)
Vorteile: PP hat eine gute Formbarkeit, gute Oberflächensteifigkeit und Kratzfestigkeit. Es ist ein kostengünstiger Kunststoff mit guter Schlagzähigkeit, Verschleißfestigkeit, sehr Zähigkeit, guter Dehnung, säurebeständigem Alkali.
Sondermaschinen: Einschließlich, aber nicht beschränkt auf Scharniere, Ventilatoren, Flaschenverschlüsse, medizinische Pipetten usw.
Vorsichtsmaßnahmen: PP wird bei niedrigen Temperaturen spröde. Bei der Herstellung dickerer Teile können Lufteinschlüsse entstehen, und es besteht auch die Möglichkeit des Schrumpfens und Verziehens.
⑧PBT (Polybutylenterephthalat)
Vorteile: PBT ist ein technisches Material mit ausgezeichneter Leistung, das eine ausgezeichnete Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, gute Witterungsbeständigkeit, gute elektrische Eigenschaften und eine geringe Wasseraufnahme aufweist. Durch Verstärkung und flammhemmende Modifizierung kann die Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität und Flammhemmung deutlich verbessert werden. Es eignet sich sehr gut für Automobile und bietet gute elektrische Eigenschaften für elektronische Bauteile. Es ist mittel- bis hochfest, zäh, besitzt zudem eine gute Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Öle, Fette und viele Lösungsmittel und ist nicht geruchsbindend.
Anwendung: Nicht beschränkt auf Gleitlager, Zahnräder, Mühlen, Staubsauger; Knöpfe usw.
Vorsichtsmaßnahmen: PBT-Harz ist leicht zu verziehen und schwer zu dünnwandigen Teilen zu verarbeiten.
⑨PPSU (Polyphenylsulfon)
Vorteile: PPSU hat die Eigenschaften hoher Zähigkeit und Hitzebeständigkeit und ist ein hochtemperaturbeständiges und formstabiles Material. Es hat auch Strahlungsbeständigkeit und eine gewisse Säure- und Alkalibeständigkeit.
Sondermaschinen: Nicht beschränkt auf medizinische Gerätekomponenten, Sterilisationssiebe, Heißwasserzubehör, Buchsen und Anschlüsse usw.
Vorsichtsmaßnahmen: Bei dickeren Teilen kann PPSU Hohlräume und Luftblasen verursachen. Organische Lösungsmittel und Kohlenwasserstoffe haben eine gewisse Korrosion auf PPSU-Materialien. Farbstoffe können PPSU-Harzen im Allgemeinen nicht zugesetzt werden.
⑩PEEK (Polyetheretherketon)
Vorteile: PEEK ist ein hochtemperaturbeständiges, gut chemikalienbeständiges, flammhemmendes, ausgezeichnetes und formstabiles Material, das häufig in der Medizin-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie verwendet wird.
Anwendung: Nicht beschränkt auf Lager, Kolbenteile und Pumpen, isolierte Drähte usw.
Anmerkungen: PEEK ist ein Hochleistungsmaterial, daher sind die Kosten sehr hoch.
⓫PEI (Polyetherimid)
Vorteile: Ähnlich wie PEEK ist PEI ein Material mit Hitzebeständigkeit und Flammschutz, ausgezeichneter Festigkeit und Dimensionsstabilität sowie guter chemischer Beständigkeit. Wird häufig in der Medizin-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie verwendet.
Sondermaschinen: nicht beschränkt auf medizinische und chemische Instrumente; Klimaanlagen, Rohrleitungen usw.
Anmerkungen: PEI ist ebenfalls ein Material mit hoher Umschlagshäufigkeit, aber günstiger als PEEK.
Die oben genannten 11 Materialien werden üblicherweise beim Spritzgießen verwendet. Andere Kunststoffoptionen sind ebenfalls im DDPROTOTYPE-Speicher enthalten, wie PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE und PSU, und diese Harze können auch die Leistung verbessern, indem sie Glas- und Kohlefaser hinzufügen.
4. Typische Materialien für den medizinischen Spritzguss
Kunststoffen werden seit langem Vorteile gegenüber Metallen für medizinische Anwendungen zugesprochen. Denn bei Kontakt mit dem menschlichen Körper kann das Metall chemisch mit der Kochsalzlösung im menschlichen Körper reagieren. Beim Spritzgussverfahren stellt die Medizintechnik höchste Anforderungen und ist stark nachgefragt. Die Qualität medizinischer Spritzgussteile hängt mit der menschlichen Gesundheit zusammen und bedroht sogar Menschenleben. Bei der Zusammenarbeit mit Herstellern medizinischer Spritzgussteile ist es sehr wichtig, dass sie die Eigenschaften der am häufigsten verwendeten Thermoplaste im medizinischen Spritzguss vollständig verstehen, was eine der Manifestationen dafür ist, ob der Hersteller strenge Fertigungsstandards einhält. Im Folgenden stellen wir die gängigen Materialien und Anwendungen medizinischer Spritzgussteile vor. Normalerweise werden diese medizinischen Materialien nicht als Ersatzmaterialien verwendet, sondern müssen nach strengen Tests vor der Herstellung in der Produktion verwendet werden.
Polyethylen (DPE)
Polyethylen, der mit Abstand am häufigsten verwendete Kunststoff der Welt, ist ein kostengünstiges Material in medizinischer Qualität, das nicht absorbierend, nicht biologisch abbaubar und farbbeständig ist und sich daher ideal für empfindliche medizinische Geräte und Komponenten eignet. Polyethylen hält gefährliche Bakterien nicht leicht zurück und kann scharfen Reinigungsmitteln standhalten. Es wird häufig in Behältern, Flaschen und Rohren usw. verwendet, ist jedoch anfällig für UV-Strahlung und brennbar. Es hat eine Zugfestigkeit von 4,000 psi.
Polypropylen – ein häufig verwendeter Thermoplast für den Spritzguss von medizinischen Geräten.
Polypropylen ist ein thermoplastisches Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und chemischer Beständigkeit. Polypropylen ist relativ stark und langlebig, mit einer sehr hohen Zugfestigkeit von 4,800 psi, und wird in Anwendungen eingesetzt, die von Automobilstoßstangen bis hin zu medizinischen Werkzeugen reichen. Polypropylen wird üblicherweise unter anderem bei der Herstellung von Einwegspritzen, Verbindungsstücken, Knöchelprothesen, nicht resorbierbaren Nähten, Behältern, Fläschchen und durchsichtigen Beuteln verwendet.
Polystyrol
Polystyrol ist einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe. Es ist ein glasartiger, transparenter, harter Kunststoff, der relativ kostengünstig ist, aber eine schlechte Barriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf und einen relativ niedrigen Schmelzpunkt hat. Polystyrol wird üblicherweise bei der Herstellung von Reagenzgläsern, Petrischalen, Tabletts, Einweggeschirr aus Kunststoff usw. verwendet.
Acryl
PMMA lässt sichtbares Licht nahezu perfekt durch und hat die ungewöhnliche Eigenschaft, Lichtstrahlen innerhalb seiner Oberfläche reflektiert zu halten, weshalb es häufig zur Herstellung optischer Fasern verwendet wird. Es wird häufig in Medizinprodukten zur Herstellung von künstlichen Zähnen, Zahnimplantaten, Zahnersatzmaterialien, Zahnfüllungen, Intraokularlinsen und Membranen für die Dialyse verwendet.
Polyvinylchlorid
Polyvinylchlorid (PVC) ist eines der am häufigsten verwendeten thermoplastischen Polymere der Welt. Es wird am häufigsten in der Bauindustrie wie Fußböden, Rohrleitungen und Verkleidungen in sterilen Laboratorien von Krankenhäusern verwendet. Es wird in einigen Fällen auch als Ersatz für Gummi verwendet und wird auch häufig bei der Herstellung von Hämodialyse- oder Hämoperfusionsgeräten, Blutschläuchen, Blutbeuteln und Prothesenmaterialien verwendet.
Polycarbonat – ein häufig verwendeter Thermoplast für den Spritzguss von medizinischen Geräten
Polycarbonate sind eine Gruppe von thermoplastischen Polymeren, die für sichtbares Licht von Natur aus transparent und UV-beständig sind. Sie werden häufig in Brillengläsern verwendet und gelten als guter Ersatz für Glas. Polycarbonat ist ein sehr starkes Material, das nicht spröde ist und häufig in medizinischen Geräten verwendet wird. Aus Polycarbonat hergestellte Teile können mit Dampf bei 120 °C, Gammastrahlung oder Ethylenoxid (Eto)-Methoden sterilisiert werden.
5. Finden Sie einen vertrauenswürdigen Spritzgusshersteller
Wenn Sie Ihr Spritzgussprojekt einem Hersteller anvertrauen, erwarten Sie von ihm, dass er Ihre Erwartungen konsequent erfüllt und Ihrem Projekt einen Mehrwert verleiht. Sie müssen also wissen, wie Sie bei einem Spritzgusshersteller suchen.
Entsprechende Spritzgusszertifizierung.
Die Spritzgussindustrie hat strenge Richtlinien, insbesondere für spezielle Branchen wie die Medizintechnik.
Design- und Fertigungsqualifikation:
Es ist sehr wichtig, dass die Geräte des Herstellers die Qualitätsstandards für die IQ/OQ/PQ-Prozessvalidierung erfüllen. Darüber hinaus ist die Verwendung von Konstruktionssoftware wie SolidWorks CAD eine wichtige Leistung bei der Bestimmung ihrer Prototyping-Fähigkeit.
Qualitätskontrolle und Bewertungszertifizierung
Für Hersteller ist ISO 9001:2015 eine wichtige Zertifizierung, da sie ein geeignetes Qualitätsmanagementsystem impliziert.
Materialsicherheits- und Beschaffungszertifizierung
Gerade im medizinischen Bereich ist die Rückverfolgbarkeit sehr wichtig. Stellen Sie sicher, dass die Produktionsaufzeichnungen des Herstellers den relevanten gesetzlichen und ethischen Auflagen vollständig entsprechen.
Qualitätskontrolle des Herstellers
Spritzgießen erfordert eine extrem hohe Stabilität, stellen Sie also sicher, dass Ihr Lieferant während des gesamten Produktionsprozesses Qualitätskontroll- und Sicherheitsmaßnahmen umsetzt. Schauen Sie sich ihre Fabrik an, um eine praktische Lösung für die Herstellung einer Reihe von thermoplastischen Teilen zu finden. Es ist ratsam, ihnen zuzuhören, wie sie konkrete Praxisbeispiele beschreiben.
Eigene Fertigungsanlagen und professionelle Mechaniker
Eigene fortschrittliche Fertigungsanlagen und Maschinisten sind eine wichtige Grundlage für die Lieferung hoher Qualität und die Erfüllung der Produktionserwartungen. Eine 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschine, ein Drei-Koordinaten-Messgerät usw. sind eine notwendige Voraussetzung. Natürlich müssen erfahrene Mechaniker die gesamte Entwicklungsphase begleiten.
Wenn Sie Zweifel bei der Auswahl von Spritzgussmaterialien haben, wenden Sie sich bitte an uns DDPROTOTYP sofort beraten sie Sie kostenlos auf Basis ihrer über 20-jährigen Erfahrung.
