مواد قالب‌گیری تزریقی پلاستیک

انتخاب پلاستیک مناسب برای قالب‌گیری تزریقی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. پلاستیکی که انتخاب می‌کنید، عملکرد، ظاهر، دوام و هزینه نهایی محصول شما را تعیین می‌کند.

چه در حال تولید ظروف غذایی، لوازم جانبی تلفن همراه یا قطعات دقیق برای تجهیزات پزشکی باشید، هر نوع پلاستیک رفتار متفاوتی دارد.

• ✅ معمولاً انتخاب‌ها به چند ماده رایج محدود می‌شوند، از جمله ABS، PC، PA، PE، PP، PS، POM، PMMA، TPE و TPU، که تقریباً تمام قطعات قالب‌گیری تزریقی را پوشش می‌دهند.
• ✅ برخی رزین‌ها برای تولید انبوه مناسب هستند، در حالی که برخی دیگر برای مقاومت در برابر حرارت، مواد شیمیایی یا محیط‌های پرتنش طراحی شده‌اند.
• ✅ انتخاب نادرست مواد می‌تواند هزینه‌های تولید را تا ۳۰٪ تا ۵۰٪ افزایش دهد، به دلیل نیاز به اصلاح قالب یا کاهش سرعت چرخه تولید.

مواد قالب‌گیری تزریقی پلاستیک چیست؟

مواد قالب‌گیری تزریقی پلاستیک، ترموپلاستیک‌هایی هستند که برای شکل‌دهی قطعات پیچیده در قالب‌های تحت فشار بالا طراحی شده‌اند. این مواد نقش کلیدی در عملکرد مکانیکی، شیمیایی و حرارتی قطعه دارند. ویژگی‌های محصول نهایی، از استحکام مکانیکی تا سختی سطح، به رفتار پلاستیک در فرآیند قالب‌گیری تزریقی بستگی دارد.

🔹 مواد قالب‌گیری تزریقی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• ✅ پلاستیک‌های عمومی (Commodity Plastics): شامل پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP) و پلی‌استایرن (PS)، که به دلیل هزینه پایین و قابلیت پردازش بالا محبوب هستند.
• ✅ پلاستیک‌های مهندسی (Engineering Plastics): شامل پلی‌کربنات (PC)، پلی‌آمید (PA – نایلون) و پلی‌اکسی‌متیلن (POM)، که مقاومت بیشتری در برابر حرارت، سایش و ضربه دارند.
• ✅ پلاستیک‌های با عملکرد بالا (High-Performance Plastics): شامل PEEK، PEI و LCP، که برای محیط‌های با دمای بالا یا مواجهه با مواد شیمیایی طراحی شده‌اند.

پلاستیک‌های عمومی معمولاً بین ۱ تا ۲ دلار در هر کیلوگرم هزینه دارند و برای بسته‌بندی‌های یک‌بار مصرف، ظروف غذایی و لوازم الکترونیکی مصرفی مناسب هستند. ✅ پلاستیک‌های مهندسی هزینه بیشتری دارند، حدود ۳ تا ۶ دلار در هر کیلوگرم، اما دوام و مقاومت بالاتری ارائه می‌دهند، که برای ابزارهای برقی و قطعات خودرو استفاده می‌شوند. ✅ رزین‌های با عملکرد بالا برای محیط‌های سخت طراحی شده‌اند و تا ۸۰٪ از استحکام کششی خود را در دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کنند، که برای کاربردهای هوافضا، پزشکی و مقاوم در برابر شعله مناسب هستند.

رایج‌ترین مواد پلاستیکی مورد استفاده در قالب‌گیری تزریقی

•  رایج‌ترین مواد پلاستیکی در قالب‌گیری تزریقی شامل PMMA، ABS، PA، PC، PE، POM، PP، PS، TPE و TPU هستند.
• این ده پلیمر تقریباً ۸۰٪ از تمام قطعات قالب‌گیری تزریقی را در کاربردهای مصرفی و صنعتی تشکیل می‌دهند.
• هر ماده تعادل خاصی از استحکام، انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی را ارائه می‌دهد.
• انتخاب مواد مناسب فراتر از دمای ذوب یا قابلیت قالب‌گیری است، زیرا بر طراحی قالب، زمان پردازش، هندسه قطعه و دوام طولانی‌مدت تأثیر می‌گذارد.

آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

✅ ABS یک ترموپلاستیک مهندسی مقاوم است که معمولاً در قالب‌گیری تزریقی برای قطعات سخت مصرفی و صنعتی استفاده می‌شود. ✅ این ماده یک ترپلیمر متشکل از ۱۵–۳۵٪ آکریلونیتریل، ۵–۳۰٪ بوتادین و ۴۰–۶۰٪ استایرن است، که ترکیبی متعادل از استحکام ضربه‌ای و قابلیت پردازش را ارائه می‌دهد.

🔹 شرایط فرآیند قالب‌گیری تزریقی: ✅ دمای ذوب ABS معمولاً بین ۲۱۰ تا ۲۷۰ درجه سانتی‌گراد است. ✅ دمای قالب بین ۴۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است. ✅ دمای بالاتر قالب باعث بهبود سطح نهایی و کاهش تنش‌های داخلی می‌شود، اما ممکن است زمان چرخه را افزایش دهد.

🔹 ویژگی‌های مکانیکی: ✅ استحکام ضربه‌ای بیش از ۲۰۰ ژول بر متر ✅ مدول خمشی تقریباً ۲ گیگاپاسکال ✅ پایداری ابعادی و خواص الکتریکی خوب

🔹 کاربردها: ✅ ابزارهای برقی ✅ محافظ‌های پلاستیکی پریز برق ✅ کلیدهای صفحه‌کلید ✅ آجرهای LEGO، کلاه‌های ایمنی و آداپتورهای تلفن

✅ ABS در برابر نور UV و شرایط فضای باز عملکرد خوبی ندارد، مگر اینکه افزودنی‌ها یا پوشش‌های محافظ اعمال شوند. ✅ مقاومت شیمیایی آن متوسط است؛ در برابر بازها بهتر از اسیدها عمل می‌کند اما ممکن است در مواجهه طولانی‌مدت با حلال‌ها تخریب شود.

پلی‌کربنات (PC)

پلی‌کربنات یک ترموپلاستیک شفاف و مقاوم است که به‌طور گسترده در قالب‌گیری تزریقی پلاستیک برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت ضربه‌ای و وضوح نوری دارند، استفاده می‌شود.

🔹 ویژگی‌های فنی: ✅ دمای انتقال شیشه‌ای: حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد ✅ دمای پردازش ذوب: بین ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد ✅ محدوده دمای عملکرد: از -۲۰ تا ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد ✅ چگالی: حدود ۱.۲۰ تا ۱.۲۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب

✅ به دلیل این محدوده دمایی گسترده، پلی‌کربنات در محیط‌های دمای اتاق و دماهای بالا عملکرد قابل اعتمادی دارد.

🔹 ویژگی‌های مکانیکی: ✅ استحکام ضربه‌ای عالی، حفظ یکپارچگی ساختاری تحت ضربات مکرر ✅ پایداری ابعادی بالا و وضوح نوری حتی در قطعات دیواره نازک ✅ درجه‌های نوری پلی‌کربنات تا ۸۸–۹۰٪ عبور نور را فراهم می‌کنند، که آن را برای قطعاتی مانند لوله‌های نوری LED، محافظ‌های صورت و لنزهای خودرو ایده‌آل می‌سازد.

🔹 معایب: ✅ حساسیت به هیدروکربن‌ها و بازها ✅ تخریب تحت نور UV در صورت عدم استفاده از تثبیت‌کننده‌ها

✅ با وجود این محدودیت‌ها، پلی‌کربنات در قطعات مهندسی که نیاز به وضوح، مقاومت ضربه‌ای و پایداری حرارتی دارند، انتخاب محبوبی است. ✅ کاربردهای رایج شامل کلاه‌های ایمنی، شیشه‌های ضدگلوله، محفظه‌های پزشکی و محفظه‌های الکترونیکی هستند.

✅ پلی‌پروپیلن (PP)

پلی‌پروپیلن یکی از رایج‌ترین ترموپلاستیک‌های مورد استفاده در قالب‌گیری تزریقی است. این ماده به دلیل انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر خستگی و هزینه مقرون‌به‌صرفه، انتخاب اول برای بسیاری از کاربردها محسوب می‌شود.

🔹 ویژگی‌های فنی: ✅ نقطه ذوب: حدود ۱۶۰–۱۶۵ درجه سانتی‌گراد ✅ دمای قالب‌گیری: بین ۱۸۰ تا ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد ✅ نرخ انقباض: ۱.۰٪ تا ۲.۵٪

✅ پلی‌پروپیلن مقاومت عالی در برابر خستگی دارد، به‌طوری‌که می‌تواند بیش از یک میلیون چرخه لولا را بدون ترک خوردگی تحمل کند، که آن را برای لولاهای زنده در ظروف و پخش‌کننده‌ها ایده‌آل می‌سازد.

🔹 ویژگی‌های مکانیکی: ✅ مقاومت در برابر حلال‌ها، اسیدها و بازها ✅ درجه‌های شفاف پلی‌پروپیلن تا ۹۰٪ عبور نور را فراهم می‌کنند، که برای ترموپلاستیک‌های مات ویژگی نادری است.

🔹 معایب: ✅ پلی‌پروپیلن اصلاح‌نشده تحت نور UV به‌سرعت تخریب می‌شود، مگر اینکه با افزودنی‌های مقاوم در برابر UV ترکیب شود.

✅ کاربردهای رایج شامل سینی‌های پزشکی، فیلم‌های بسته‌بندی، محفظه‌های باتری خودرو و ظروف غذایی هستند، که در آن‌ها مقاومت در برابر رطوبت و چگالی کم ضروری است.

✅ پلی‌اتیلن (PE)

پلی‌اتیلن یک خانواده از پلیمرهای نیمه‌بلوری است که به دلیل هزینه پایین، انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت شیمیایی قوی در قالب‌گیری تزریقی بسیار محبوب است.

🔹 انواع رایج پلی‌اتیلن: ✅ پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) ✅ پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE) ✅ پلی‌اتیلن با چگالی پایین خطی (LLDPE)

✅ هر نوع پلی‌اتیلن دارای ساختار مولکولی متفاوتی است که بر ویژگی‌هایی مانند سختی، انعطاف‌پذیری و دمای پردازش تأثیر می‌گذارد.

🔹 ویژگی‌های فنی: ✅ دمای پردازش: بین ۱۳۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد ✅ دمای قالب: بین ۴۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد ✅ دمای ذوب:

• HDPE: حدود ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد
• LDPE: حدود ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد

✅ رزین‌های پلی‌اتیلن مقاومت شیمیایی بسیار خوبی در برابر اسیدها، بازها و بسیاری از حلال‌های آلی دارند. ✅ در حالی که استحکام کششی آن‌ها نسبت به پلاستیک‌های مهندسی کمتر است، انعطاف‌پذیری و مقاومت ضربه‌ای عالی دارند.

🔹 معایب: ✅ تمایل به ترک‌خوردگی ناشی از تنش محیطی در صورت عدم فرمول‌بندی صحیح

✅ کاربردهای رایج: ✅ HDPE: لوله‌های مقاوم در برابر خوردگی، بطری‌های قالب‌گیری دمشی ✅ LDPE: درب‌های انعطاف‌پذیر، لایه‌های داخلی ✅ LLDPE: روکش‌های کابل، بسته‌بندی‌های کششی

✅ پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

پلی‌اتیلن با چگالی بالا یک ماده قالب‌گیری تزریقی پرکاربرد است که به دلیل نسبت استحکام به چگالی بالا، مقاومت شیمیایی و قیمت مناسب شناخته می‌شود.

🔹 ویژگی‌های فنی: ✅ دمای ذوب: حدود ۱۱۵ درجه سانتی‌گراد ✅ دمای قالب‌گیری: حدود ۸۴ درجه سانتی‌گراد

✅ HDPE استحکام بالا و مقاومت ضربه‌ای عالی را با هزینه متوسط ارائه می‌دهد. ✅ نسبت سختی به وزن آن در میان بالاترین‌ها در کلاس خود قرار دارد، که آن را برای کاربردهایی که نیاز به یکپارچگی ساختاری بدون افزایش وزن دارند، مناسب می‌سازد.

🔹 معایب: ✅ حساسیت به ترک‌خوردگی ناشی از تنش محیطی ✅ انقباض متوسط و پایداری ابعادی محدود تحت قرارگیری طولانی‌مدت در معرض حرارت

✅ کاربردهای رایج: ✅ لوله‌های مقاوم در برابر خوردگی ✅ مخازن سوخت خودرو ✅ بطری‌های شوینده قالب‌گیری دمشی ✅ بسته‌بندی مواد غذایی

✅ پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE)

پلی‌اتیلن با چگالی پایین برای کاربردهایی که انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر دماهای پایین مورد نیاز است، انتخاب محبوبی است.

🔹 ویژگی‌های فنی: ✅ دمای پردازش: حدود ۴۶ درجه سانتی‌گراد

✅ LDPE انعطاف‌پذیری خود را تا دمای -۵۰ درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کند، که آن را برای محصولات زنجیره سرد و کاربردهای فضای باز در شرایط آب‌وهوایی ملایم مناسب می‌سازد.

🔹 معایب: ✅ کاهش سریع استحکام مکانیکی در دماهای بالاتر از دمای اتاق

✅ کاربردهای رایج: ✅ لوله‌های آزمایشگاهی ✅ لایه‌های محافظ استخر ✅ درب‌های انعطاف‌پذیر ✅ لایه‌های داخلی ظروف غذایی