Quali materiali possono essere utilizzati nello stampaggio a iniezione di plastica?

Lo stampaggio a iniezione di materie plastiche è uno dei processi produttivi più versatili e convenienti oggi disponibili. Con lo stampaggio a iniezione di plastica è possibile produrre parti in plastica complesse e altamente precise su larga scala. Tuttavia, una delle fasi fondamentali di questo processo è la selezione del materiale plastico adatto all'applicazione.

Sul mercato esistono migliaia di materie plastiche diverse, ognuna con una serie di proprietà uniche. A seconda di fattori quali la forza, la flessibilità, la resistenza al calore, la resistenza chimica e il costo, alcune materie plastiche sono più adatte di altre per determinate applicazioni.

Quali sono i materiali che possono essere utilizzati nello stampaggio a iniezione di materie plastiche? In questa guida completa, in qualità di professionista produttore di stampaggio a iniezione di plasticaIn questa sede, evidenzierò le 10 materie plastiche più comunemente utilizzate per lo stampaggio a iniezione, illustrandone le caratteristiche principali e le applicazioni ideali.

Che cos'è lo stampaggio a iniezione di plastica?

Prima di entrare nel merito dei materiali, iniziamo con una rapida panoramica su cosa sia esattamente lo stampaggio a iniezione di plastica e sul perché la scelta dei materiali sia così cruciale.

Lo stampaggio a iniezione di plastica è un processo di produzione in cui un polimero plastico viene riscaldato fino a diventare fuso, quindi iniettato ad alta pressione in una cavità dello stampo. Lo stampo viene tenuto chiuso finché la plastica non si raffredda e si indurisce nella forma desiderata.

Sono diversi i motivi per cui lo stampaggio a iniezione è un metodo di produzione così diffuso:

• Costo-efficacia - La produzione di pezzi in plastica mediante stampaggio a iniezione è estremamente conveniente, soprattutto per le grandi serie. Gli elevati costi iniziali di progettazione e lavorazione CNC dello stampo sono compensati dal basso costo per pezzo.
• Versatilità dei materiali - È possibile scegliere tra migliaia di polimeri termoplastici e termoindurenti diversi, ciascuno con proprietà meccaniche, termiche, chimiche ed elettriche uniche. Ciò consente di selezionare materiali molto specifici per le applicazioni.
• Geometrie complesse - Gli stampi a iniezione in più parti con slitte, anime, meccanismi di svitamento e altro ancora consentono di produrre geometrie complesse in plastica che altrimenti sarebbero impossibili o estremamente costose da realizzare.
• Efficienza - Una volta che gli stampi a iniezione sono stati attrezzati e i processi di stampaggio sono stati ottimizzati, i pezzi di plastica possono essere prodotti in massa con estrema rapidità. Le singole macchine per lo stampaggio a iniezione possono produrre migliaia di pezzi di plastica al giorno.
• Coerenza - Ogni colpo produce un pezzo di plastica identico, assicurando una coerenza completa per l'intera produzione. Nessuna variazione da parte a parte.

Detto questo, la fase più critica di ogni progetto di stampaggio a iniezione è la scelta della resina plastica più adatta. Ma con migliaia di materiali disponibili, tutti con proprietà e caratteristiche diverse, questo può essere più facile a dirsi che a farsi!

Diamo un'occhiata a dieci delle materie plastiche più utilizzate per lo stampaggio a iniezione.

Quali materiali possono essere utilizzati nello stampaggio a iniezione di plastica?

Acrilonitrile Butadiene Stirene (ABS)

L'ABS, o acrilonitrile butadiene stirene, è una termoplastica amorfa ampiamente utilizzata nei beni di consumo, nell'elettronica, nelle applicazioni automobilistiche e nei giocattoli (come i mattoncini LEGO!).

Alcune caratteristiche principali della plastica ABS sono:

• Elevata resistenza agli urti e tenacità
• Rigidità - varia da gradi morbidi a gradi duri
• Resistenza agli agenti chimici corrosivi e alle alte temperature
• Eccellente stabilità dimensionale
• Facile da termoformare e fabbricare
• Disponibile in varie finiture estetiche

Nonostante le sue straordinarie proprietà meccaniche e la sua versatilità, l'ABS presenta alcuni aspetti negativi da considerare:

• Suscettibile alla fessurazione da stress
• Vulnerabile ai raggi UV
• Infiammabile
• Scarse caratteristiche di resistenza agli agenti atmosferici

Tutto sommato, lo stampaggio a iniezione dell'ABS è ideale per:

• Elettronica di consumo
• Parti automobilistiche
• Alloggiamento dell'apparecchio
• Dispositivi di protezione
• Giocattoli

Polipropilene (PP)

Il polipropilene (PP), detto anche "polipropene", è un polimero termoplastico utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni di stampaggio a iniezione, in particolare per gli imballaggi alimentari.

Le proprietà del polipropilene per lo stampaggio includono:

• Elevato punto di fusione
• Resistenza agli agenti chimici e all'umidità
• Estremamente versatile
• Bassa densità
• Eccellente resistenza alla fatica
• Riciclabile

Nonostante sia un po' difficile da verniciare o incollare, il polipropilene ha proprietà meccaniche superiori, è resistente alla deformazione ed è sicuro per il contatto con gli alimenti e riciclabile, il che lo rende una scelta comune per lo stampaggio a iniezione di prodotti per la casa e contenitori vari.

Le applicazioni più comuni dello stampaggio a iniezione del polipropilene includono:

• Contenitori per alimenti
• Elettrodomestici
• Parti automobilistiche
• Cerniere, imballaggi
• Tubazioni, impianti idraulici
• Corda in polipropilene

Nylon (poliammide)

Il nylon comprende una famiglia di polimeri sintetici che vengono comunemente stampati a iniezione in prodotti che richiedono elevata forza, resistenza all'usura e alle temperature.

Alcune proprietà degne di nota di nylon Le resine per lo stampaggio a iniezione includono:

• Elevata resistenza alla trazione
• Resistente agli agenti chimici
• Basso coefficiente di attrito
• Resistente al calore - buone proprietà alle alte temperature
• Molto versatile - si lega bene
• Buona resistenza all'abrasione e all'usura
• Disponibile in vari gradi (nylon 6, nylon 66, ecc.)

Nonostante le sue eccellenti proprietà meccaniche, il nylon assorbe l'umidità e gli oli, rendendolo meno adatto a determinate applicazioni. I tipi di prodotti realizzati con nylon stampato a iniezione includono:

• Cuscinetti/ingranaggi
• Elementi di fissaggio
• Parti automobilistiche
• Parti industriali
• Imballaggio per alimenti
• Elettrodomestici

Acetale (POM)

Chiamata anche poliossimetilene (POM), la plastica acetalica è nota per la sua elevata rigidità, resistenza e stabilità termica rispetto ad altri materiali termoplastici per lo stampaggio a iniezione.

Le caratteristiche principali della resina acetalica includono:

• Estremamente resistente e rigido
• Basso coefficiente di attrito - superficie slick
• Eccellente stabilità termica e resistenza chimica
• Resiste agli urti ripetuti

Il lato negativo è che la plastica acetalica è relativamente costosa rispetto alle resine di base. Applicazioni adatte allo stampaggio a iniezione dell'acetale:

• Ingranaggi di precisione
• Pulegge
• Parti interne per autoveicoli
• Apparecchiature idrauliche
• Chiusure delle porte
• Cuscinetti a sfera
• Componenti dell'apparecchio

Policarbonato (PC)

La resina per stampaggio a iniezione del policarbonato (PC) è un termoplastico amorfo otticamente chiaro che presenta un'eccezionale resistenza agli urti e stabilità dimensionale in un'ampia gamma di temperature.

vantaggi dello stampaggio a iniezione del policarbonato:

• Altamente resistente agli urti
• Chiarezza ottica - trasparenza simile al vetro
• Resistenza al calore
• Stabilità dimensionale
• Disponibili gradi di ritardante di fiamma

Nonostante sia soggetto a cricche da stress e sia in qualche modo sensibile agli intagli, il policarbonato è l'opzione preferita per lo stampaggio a iniezione di parti trasparenti o minimamente colorate in apparecchiature di sicurezza, elettronica e altre applicazioni che richiedono un'elevata resistenza agli urti.

Le applicazioni tipiche includono:

• Occhiali da vista
• Schermi facciali di sicurezza
• Scudi antisommossa della polizia
• Lenti per autoveicoli
• Display/schermi elettronici

Polietilene (PE)

I polietileni costituiscono una delle famiglie di materie plastiche stampate a iniezione più diffuse del pianeta. Dalle bottiglie alle brocche, dai giocattoli alle borse, il polietilene è diventato onnipresente, e per una buona ragione.

I polietileni possono essere suddivisi in diverse classificazioni, ma alcune caratteristiche generali includono:

• Resistenza agli agenti chimici e all'umidità
• Sicuro per il contatto con gli alimenti
• Eccellente resistenza agli urti
• Basso coefficiente di attrito
• Riciclabile

Grazie all'eccezionale resistenza chimica, al basso costo, all'elevata disponibilità e alla riciclabilità, non sorprende che il polietilene sia al primo posto in termini di domanda globale di resine plastiche. Alcuni esempi di prodotti in polietilene stampati a iniezione:

• Brocche per il latte
• Flaconi di shampoo/sapone
• Isolamento di fili e cavi
• Giocattoli
• Tazze monouso
• Sedie pieghevoli
• Secchi

Se non si è sicuri del tipo di polietilene più adatto alla propria applicazione, è utile consultare il proprio stampatore a iniezione fin dalle prime fasi del processo di progettazione.

Acrilico (PMMA)

I composti acrilici per lo stampaggio a iniezione, chiamati anche polimetilmetacrilato (PMMA), vetro acrilico o plexiglass, offrono un'eccellente chiarezza ottica e resistenza agli agenti atmosferici.

professionisti dello stampaggio a iniezione di acrilico:

• Chiarezza ottica - trasparenza simile al vetro
• Resistente ai raggi UV e agli agenti atmosferici
• Rigido - fragile a seconda della qualità
• Leggero
• Perdita a bassa dispersione

L'aspetto negativo è che gli acrilici dimostrano una scarsa resistenza all'abrasione e agli agenti chimici. Nonostante le sue carenze in alcune applicazioni chimiche o meccaniche, lo stampaggio a iniezione dell'acrilico è molto diffuso:

• Segni
• Vetrine
• Acquari
• Lenti per l'illuminazione del veicolo
• Apparecchiature mediche
• Articoli da bagno

Polistirolo (PS)

Il polistirene rientra in una classe di materie plastiche nota come polimeri vinilici - la sesta resina plastica più abbondante a livello globale. Possiede molte caratteristiche desiderabili:

• Sono disponibili gradi otticamente trasparenti
• Eccellente stabilità dimensionale
• Proprietà di isolamento elettrico
• Basso assorbimento di umidità
• Economico
• Riciclabile

Purtroppo il polistirene è intrinsecamente fragile e poco resistente agli urti e alle perforazioni. Questo lo esclude per le applicazioni più impegnative. Tuttavia, lo stampaggio a iniezione del polistirene offre una soluzione conveniente per numerosi prodotti di consumo:

• Utensili monouso
• Imballaggio protettivo
• Cartoni per uova
• Custodie per CD
• Governanti
• Piastre di Petri

Se è richiesta un'elevata resistenza agli urti, i produttori optano in genere per composti di polistirene ad alto impatto (HIPS) che contengono gomma polibutadiene per aumentare la duttilità.

Elastomeri termoplastici (TPE)

Gli elastomeri termoplastici (TPE) costituiscono una classe unica di copolimeri che consiste in materiali che presentano sia proprietà termoplastiche che elastomeriche.

caratteristiche dello stampaggio a iniezione di elastomeri termoplastici:

• Elasticità e resilienza della gomma
• Processabilità dei materiali termoplastici
• Durezza personalizzabile - da shore A 10 a shore D 60
• Resistenza all'abrasione/chimica/corrosione
• Capacità di fare stretching ripetitivo

Dato che i TPE costano molto di più rispetto ad altre resine di base, in genere vengono utilizzati solo quando sono richieste le loro specifiche caratteristiche prestazionali.

Alcuni esempi sono:

• Guarnizioni HVAC per autoveicoli
• Occhiali di sicurezza per lo sport
• Isolamento dei fili elettrici
• Tubi/attrezzature mediche
• Calzature
• Beni di consumo
• Strisce di protezione dalle intemperie

Polimero a cristalli liquidi (LCP)

I polimeri a cristalli liquidi (LCP), pur non essendo così diffusi come le altre principali resine per lo stampaggio a iniezione qui trattate, offrono una combinazione ineguagliabile di resistenza al calore, forza e rigidità, unita a un'eccellente resistenza chimica.

Perché prendere in considerazione lo stampaggio a iniezione di LCP?

• Resistenza al calore estremo - funzionale fino a 260°C
• Chimicamente inerte - eccellente resistenza chimica
• Incredibilmente rigido e resistente
• Bassa infiammabilità/fumo
• Stabile dal punto di vista dimensionale
• Naturalmente lubrificante

Gli aspetti negativi? Gli LCP sono una delle materie plastiche per stampaggio a iniezione più costose al chilo a livello globale. Inoltre, essendo un materiale eccezionalmente rigido, i progetti richiedono transizioni molto graduali nello spessore delle pareti per prevenire le crepe.

Ma per i componenti che richiedono le massime prestazioni in condizioni estreme, le LCP sono spesso la soluzione ideale:

• Elettronica aerospaziale
• Apparecchiature per la produzione di semiconduttori
• Componenti automobilistici di precisione
• Dispositivi medici

Qual è il materiale migliore per la vostra applicazione?

Con così tanti materiali per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche disponibili, può essere scoraggiante scegliere una resina per la propria applicazione.

Per concludere, ecco un rapido processo in 3 fasi per facilitare la scelta del materiale per lo stampaggio a iniezione:

1. Definire i requisiti meccanici, termici e chimici. - Quale forza, resistenza alla temperatura, rigidità, duttilità, ecc. richiede il vostro componente in plastica durante il funzionamento? Quali esposizioni chimiche dovrà sopportare?

2. Ricerca delle resine adatte - Una volta definiti i requisiti prestazionali, è possibile restringere notevolmente il campo di gioco in termini di materiali applicabili per lo stampaggio a iniezione.

3. Selezionare 2-3 plastiche candidate - Una volta ridotto l'elenco delle resine candidate, è possibile confrontare direttamente i pro e i contro. Rivolgetevi al vostro stampatore a iniezione per ottenere il parere/approvazione finale prima di scegliere!

Naturalmente, questo approccio semplificato sfiora appena la superficie in termini di best practice per la selezione dei materiali per lo stampaggio a iniezione. Ma spero che fornisca almeno qualche indicazione su dove iniziare!

Ogni applicazione richiede un insieme unico di proprietà del materiale. Una stretta collaborazione con il vostro stampatore a iniezione durante il primo processo di progettazione vi aiuterà a scegliere una resina plastica perfettamente adatta al vostro prodotto e all'ambiente di utilizzo finale!