Vues: 0 Auteur: Éditeur de site Temps de publication: 2025-02-20 Origine: Site
| Table des matières |
1. Introduction |
| 2. Considérations clés pour la sélection des matériaux de moulage par injection 2.1 Environnement d'utilisation final du produit 2.2 Exigences de performance mécanique 2.3 Caractéristiques de traitement 2.4 Exigences d'apparence |
| 3. Catégories courantes de matériaux de moulage par injection et leurs caractéristiques |
| 4. Considérations économiques dans la sélection des matériaux |
| 5. Considérations pour les exigences spéciales |
| 6. Conclusion |
1. Introduction
'Le même moule, mais la modification du matériau a provoqué le chute du taux de rendement de 95% à 62%. ' Ce fut une véritable leçon que nous avons apprise lors de la débogage d'un nouveau projet pour un client d'appareil domestique. Le choix du matériau ne concerne pas simplement 'Plastic ' contre 'Plastic plus cher '; Il détermine directement la durée de vie, la sécurité et les coûts de production du produit. Les statistiques montrent que 60% des défauts de moulage par injection (tels que la fissuration, la déformation et les différences de couleurs) sont liés à une mauvaise utilisation des matériaux, et le taux d'usure des moules peut augmenter 2 à 3 fois en raison de différences de flux de matériaux. Avec 23 ans d'expérience dans la technologie de moulage par injection, nous comprenons profondément que la sélection des matériaux scientifiques équivaut à 50% d'assurance de performance du produit plus un contrôle de 30% sur les coûts.
Lors de la sélection des matériaux de moulage par injection, plusieurs facteurs clés doivent être pris en compte pour garantir que le produit final répond non seulement aux exigences de conception, mais fonctionne également de manière stable dans des scénarios d'utilisation réels. Voici plusieurs dimensions fondamentales de considération.
2.1 Environnement d'utilisation final du produit
Plage de tolérance à la température
Scénarios à haute température: Si le produit doit être exposé à des températures supérieures à 80 ° C pendant de longues périodes (telles que les composants autour d'un moteur de voiture), les ABS standard se ramollissent et se déforment (HDT seulement 95 ° C). Il doit être mis à niveau vers PA66 (HDT 250 ° C) ou LCP à haute température (HDT 280 ° C).
Scénarios à basse température: Dans les environnements inférieurs à -30 ° C (comme les boîtes de logistique de la chaîne froide), la résistance à l'impact du HDPE est trois fois plus élevée que celle de PP, évitant la fragilité à basse température.
Exposition chimique
Médias corrosifs forts: les valves chimiques en contact avec de l'acide sulfurique concentré doivent utiliser le PTFE, qui a une résistance à l'acide et à l'alcali beaucoup supérieur par rapport à PP / PE.
Environnements d'huile: le fluoroélastomère (FKM) est recommandé pour les tuyaux d'huile automobile; Le NBR standard gonflera 10% à 15% après une immersion prolongée d'huile.
Utilisation extérieure / intérieure
Zones sensibles aux UV: Si les luminaires d'éclairage extérieurs utilisent des ABS non modifiés, ils jaunes et poudrés dans un an; L'ASA avec des stabilisateurs UV supplémentaires peut maintenir la couleur pendant cinq ans sans changement significatif.
Impact de l'humidité: le nylon (PA6 / PA66) peut absorber l'humidité, provoquant des changements dimensionnels allant jusqu'à 1,5%, nécessitant un renforcement de fibres de verre ou un revêtement de surface (comme les supports d'essuie-glace automobile).
2.2 Exigences de performance mécanique
Force et rigidité
Composants structurels à haute charge: pour des composants tels que les bras de drone, 30% de PA6 renforcée en fibre de verre (résistance à la traction> 180MPA) doivent être sélectionnés au lieu du PC non renforcé (seulement 65 MPa).
Cas de rigidité insuffisante: une base pour les appareils électroménagers à l'aide de hanches (module de flexion 2,3gpa) a conduit à la déformation; Le passage à 20% de PP rempli de minéraux (module 3,8 GPA) a augmenté les coûts de seulement 5%.
Résistance à l'impact
Résistance à l'impact à basse température: le choix préféré est l'alliage PC / ABS (résistance à l'impact en crue 50kj / m²), ce qui convient plus aux tableaux de bord automobiles que les ABS purs (20kj / m²).
AVERTISSEMENT: le PC est sujet à l'hydrolyse et à la saisie dans des environnements humides et doit être séché à une teneur en humidité <0,02% (comme les boîtiers de dispositifs médicaux).
Se résistance à l'usure
Pièces de frottement comme les engrenages et les roulements: priorisez le POM, qui a un coefficient de frottement dynamique de seulement 0,15-0,25, 40% de moins que PA66.
Modification résistante à l'usure: l'ajout de 15% de disulfure de PTFE ou de molybdène (MOS₂) peut réduire les taux d'usure de plus de 50% (par exemple, les curseurs d'imprimante).
2.3 Caractéristiques de traitement
Flowabilité (indice de flux de fusion, MFI)
Pièces à parois minces (épaisseur <0,5 mm): Doit utiliser des matériaux à débit élevé (comme LCP, MFI> 200 g / 10 minutes) pour éviter une augmentation de 80% du risque de short-shot.
Coût de la fluidité insuffisante: un certain connecteur électronique utilisant PA66 standard (MFI 15g / 10min) n'avait un rendement de seulement 65%; Le passage à un PA66 de qualité injection à grande vitesse (MFI 60g / 10min) l'a augmenté à 92%.
Cycle de moulage
Matériaux à cristallisation rapide (comme PBT): le temps de refroidissement est 30% plus court que celui de l'ABS, ce qui le rend adapté à une production à grande échelle (comme les connecteurs).
Association des coûts: Si le cycle de moulage des matériaux est prolongé de 5 secondes, une commande de 100 000 pièces entraînera 28 heures supplémentaires de coûts de temps de machine.
Taux de retrait
Grandes de haute précision: devrait utiliser des matériaux à faible partage (comme le POM avec un taux de retrait de 1,8% à 2,5%), et les conceptions de moisissures doivent permettre un montant de compensation de 0,5% à 1,2%.
Cas de retrait non contrôlé: un certain engrenage de précision avait un mauvais maillage en raison d'un retrait excessif de PP (1,6% -2,2%); Le passage à POM a contrôlé la tolérance à ± 0,02 mm.
2.4 Exigences d'apparence
Brillant de surface
Surfaces à haut brin (comme l'emballage cosmétique haut de gamme): devrait utiliser l'ABS (gloss> 95GU), en évitant les hanches (gloss <80gu).
Compatibilité de pulvérisation: l'adhésion des alliages PC / ABS est trois fois plus élevée que celle de Pure PC, ce qui le rend plus adapté aux grilles automobiles qui nécessitent une pulvérisation secondaire.
Exigences de couleur
Produits sombres (comme les boîtiers d'appareils noir): peut ajouter 2% à 5% de MasterBatch en noir de carbone, mais notez que le noir de carbone peut réduire la ténacité des matériaux (la résistance à l'impact diminue de 15% à 20%).
ATTENTION AVEC LES PIÈCES LÉGER / BLANC: Un certain fabricant de jouets a utilisé 30% de PP recyclé, conduisant à une différence de couleur ΔE> 5 (la norme nécessite ΔE <2).
Transparence
Grade optique PC: transmittance lumineuse> 90% (épaisseur de 3 mm), brume <1%, adaptée aux lunettes et aux abat-jour LED.
Avertissement de traitement: les matériaux transparents doivent contrôler la température des moisissures (± 3 ° C La fluctuation peut provoquer des stries) et les moisissures doivent être polies au miroir (RA <0,01 μm).
Dans Le moulage par injection , différentes catégories de matériaux sont largement utilisées en raison de leurs performances et de leurs différences d'application. Selon les performances et l'utilisation, les matériaux de moulage par injection peuvent généralement être divisés en quatre catégories principales: les plastiques généraux, les plastiques d'ingénierie, les plastiques à haute performance et les plastiques spécialisés. Vous trouverez ci-dessous les principales caractéristiques et scénarios applicables de ces matériaux:
(1) Plastiques généraux: le choix préféré pour la production à faible coût et à haut volume
PP (polypropylène)
Caractéristiques de base: faible densité (0,9 g / cm³), résistant aux acides et aux alcalis, la certification de qualité alimentaire s'est facilement passé.
Avantages: le plus bas coût (environ 12-15 yuans / kg), adapté aux emballages jetables et aux nécessités quotidiennes (comme les boîtes de rangement, les tasses).
Limites: résistance à la température <100 ° C, mauvaise résistance à l'impact (résistance à l'impact en crue seulement 3kj / m²).
PE (polyéthylène)
Choix de sous-catégorie:
HDPE (haute densité): rigidité élevée, adaptée aux bouchons de bouteille et aux barils chimiques;
LDPE (basse densité): haute flexibilité, utilisée pour les tuyaux et le film alimentaire.
Faiblesse critique: mauvaise résistance à la fissuration du stress environnemental (sujette à la fissuration en contact avec les détergents).
PS (polystyrène)
Version transparente (GPPS): transmittance légère> 90%, mais très cassante (résistance à l'impact 2kj / m²), utilisé uniquement pour les couverts jetables et les cas de CD.
Version durcie (hanches): ajoute des particules en caoutchouc pour améliorer la ténacité (force d'impact 8kj / m²), adaptée aux revêtements de réfrigérateur et à des boîtiers de jouets.
(2) Plastiques d'ingénierie: le point d'équilibre entre les performances et le coût
ABS (copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène)
Étiquette de performance: excellentes propriétés mécaniques globales (résistance à la traction 40MPA, résistance à l'impact 20kj / m²), facile à électroplater / pulvérisation.
Applications typiques: boîtiers d'appareils (panneaux de climatiseur, aspirateurs), intérieurs automobiles.
Point de douleur: Mauvaise résistance au temps (Besoin de mélange ASA pour une utilisation en plein air).
PC (polycarbonate)
Point élevé: résistance élevée à la transparence et à l'impact (résistance à l'impact en crue 60KJ / m²), adaptée aux casques de sécurité et aux boucliers anti-émeute.
Flaw critique: sujet à l'hydrolyse (bulles facilement avec une humidité> 0,02% pendant le traitement à haute température), doit être pré-séché pendant 4 heures (120 ° C).
Solution alternative: alliage PC / ABS (réduction des coûts de 20%, 30% améliorée de flux).
PA (nylon, polyamide)
PA6 vs PA66:
Indice |
PA6 | PA66 |
Point de fusion |
220 ° C |
265 ° C |
Absorption de l'humidité |
2,7% |
2,5% |
| Scénarios applicables | Vitesses, lignes de pêche |
Souples à l'huile automobile, cravates zip |
Renforcement des fibres de verre: PA66 + 30% de résistance à la traction GF> 200MPA, mais augmente l'usure des moisissures (chaque teneur en fibres de verre à 10% réduit la durée de vie des moisissures de 15%).
(3) Plastiques à haute performance: la solution ultime dans des environnements extrêmes
POM (polyoxyméthylène, acétal)
King of Friction: Coefficient de frottement dynamique de seulement 0,15, auto-lubrifiant, utilisé pour les engrenages et les roulements.
Piège de retrait: le taux de retrait peut atteindre 2,2%, nécessitant une conception de compensation de moisissure pour les composants de haute précision.
Peek (Polyether Ether Ketone)
Performance Plafond: résistance à la température de 260 ° C, grade V-0 ignifuge, résistant aux rayonnements, certifié pour les implants médicaux (comme les dispositifs de fusion vertébrale).
Avertissement de coût: prix d'environ 800 à 1200 yuans / kg, nécessite des moules à haute température spécialisées (résistants à 380 ° C).
LCP (polymère de cristal liquide)
King des murs minces: excellente fluidité (MFI> 200 g / 10min), taux de rendement> 95% pour les plateaux de carte SIM de téléphone mobile de 0,2 mm d'épaisseur.
Avertissement d'anisotropie: l'orientation de la chaîne moléculaire entraîne une résistance transversale n'étant que 50% de la résistance longitudinale (nécessite une optimisation de conception structurelle).
(4) Plastiques spécialisés: choix personnalisés pour les besoins fonctionnels
TPE / TPU (élastomères thermoplastiques)
Champion de la flexibilité: Range de dureté 60A-95A, utilisé pour les poignées et les joints sans glissement.
Défi d'adhésion des moisissures: les matériaux à haute viscosité nécessitent des moules recouverts de téflon (réduction de la force de démollante de 50%).
PMMA (acrylique)
Benchmark optique: transmittance légère 92% (mieux que PC), mais très cassante (résistance à l'impact seulement 1,5 kJ / m²), utilisé uniquement pour les couvercles et les signes de lampe.
Modification résistante aux rayures: Ajout de revêtement de nano-sio₂ (dureté de surface s'est améliorée de 2h à 4h).
Lors de la sélection des matériaux de moulage par injection, il est essentiel de prêter attention non seulement à la performance et à l'applicabilité des matériaux, mais aussi à considérer pleinement les facteurs économiques pour maximiser la rentabilité tout en répondant aux exigences de performance. Voici trois aspects fondamentaux de la considération économique:
(1) Coût des matières premières: prix unitaire ≠ coûts totaux
Type de matériau |
Prix unitaire (yuan / kg) |
Stratégies d'épargne |
Cas typique |
Plastiques généraux (PP) |
12-15 |
Optimisation de l'épaisseur de la paroi (de 2,5 mm à 1,8 mm, réduisant les coûts de 28%) |
Une optimisation quotidienne de la structure des bouteilles chimiques permet d'économiser 1,2 million de yuans par an |
Plastiques d'ingénierie (ABS) |
20-25 |
Utilisez des abdos dans les zones porteuses, mélangez les hanches dans les zones de non-charge |
Le schéma à usage mixte du boîtier d'imprimante réduit les coûts totaux de 15% |
Plastiques haute performance (aperçu) |
800-1200 |
Utiliser uniquement pour les composants critiques (comme les têtes de vis d'implant) |
Un certain instrument orthopédique utilise Peek + Titanium en alliage composite que la structure composite réduit les coûts de 40% |
Les matériaux renforcés en fibre de verre (comme PA66 + 30% GF) ont un prix unitaire 10-15% plus élevé, mais en raison des améliorations de la résistance, l'utilisation des matériaux peut être réduite de 20% à 30%, ce qui maintient les coûts totaux équilibrés;
Attention avec les matériaux recyclés: 30% de PP recyclé réduit le prix unitaire de 25%, mais augmente le taux de ferraille de la différence de couleur de 12%, augmentant les coûts globaux de 8%.
(2) Coûts de traitement: le jeu de rendement et d'efficacité
Facteur de coût |
Ampleur d'impact |
Schéma d'optimisation |
Support de données |
Cycle de moulage |
L'extension du cycle de 1 seconde → 10 000 pièces augmente le coût de 7% |
Utilisez des matériaux à cristallisation rapide (comme le PBT est 30% plus rapide que PA66) |
Une usine de connecteur est passée à PBT, économisant 850 000 yuans par an en frais de traitement |
Usure |
Chaque augmentation de 10% de la teneur en fibres de verre → La durée de vie de la moisissure diminue de 15% |
Revêtement de chrome de surface / céramique (étend la vie de 3 à 5 fois) |
Une certaine usine de pièces automobiles a réduit les coûts de réparation des moisissures de 60% |
Consommation d'énergie |
Les matériaux à haute température (comme un aperçu) consomment 220% de plus d'énergie que les abdos |
Utilisez SERVO MOTOR + HOT RUNNER SYSTÈME (35% d'économies d'énergie) |
Une usine médicale a réduit les coûts d'électricité de 18% à 12% |
Les matériaux à débit élevé (comme le LCP) peuvent réduire le risque de short-shot, augmentant les rendements à 95%, compensant l'inconvénient d'être 20% plus cher;
Les matériaux avec un taux de retrait> 1,5% nécessitent un traitement secondaire (comme la coupe CNC), ce qui augmente les coûts de 0,3-0,8 yuans par pièce.
(3) Coût du cycle de vie des produits: l'iceberg invisible
Type de coût |
Scénarios de coût caché |
Stratégie de sélection des matériaux |
Cas empirique |
Coûts de réparation |
L'équipement extérieur a un taux de réparation de rendement annuel de 23% en raison du vieillissement des matériaux |
Utilisez ASA au lieu de l'ABS (la résistance aux intempéries s'est améliorée de 5 fois) |
Un logement en lampadaire a réduit les coûts de réparation de 500 000 yuans / an à 80 000 yuans / an |
Coûts de remplacement |
L'usure de l'équipement d'appareil mène au remplacement de l'unité entière |
POM remplace le HDPE (la durée de vie augmente de 2 ans à 8 ans) |
Une certaine marque de rizières a réduit les réclamations de garantie de 70% |
Coûts de recyclage |
Les réglementations de l'UE EPR imposent des frais de 300 euros / tonne sur des matériaux non recyclables |
Utilisez un seul matériau PP (100% recyclable) |
Une certaine entreprise d'exportation a évité de payer 1,2 million de yuans dans les amendes environnementales chaque année |
Coût total = coût du matériau × quantité + coût de traitement × sortie + (réparation + coûts de recyclage) × durée de vie
Exemple classique:
Comparaison de sélection des matériaux pour le support de moteur automobile (cycle de 10 ans):
· Option A: PA66 standard, coût initial 3,8 yuans / pièce, mais remplacé tous les 2 ans (coût total 3,8 × 5 = 19 yuans)
· Option B: PA66 + 50% GF, coût initial 6,5 yuans / pièce, durée de vie 10 ans (coût total 6,5 yuans)
→ L'option B Le coût total est réduit de 65%.
Dans certaines industries ou scénarios d'application spécifiques, la sélection de matériaux de moulage par injection doit répondre aux exigences particulières pour garantir que les produits atteignent des normes de fonctionnalité, de sécurité et de conformité réglementaire. Vous trouverez ci-dessous plusieurs exigences spéciales courantes et leurs considérations correspondantes:
Exigences de niveau de contact alimentaire
Pour les produits qui entrent en contact direct avec les aliments (tels que les contenants alimentaires, les ustensiles et les matériaux d'emballage), les matériaux doivent se conformer aux réglementations sur la sécurité alimentaire.
Conformité à la certification de qualité alimentaire: les matériaux doivent passer des certifications telles que la FDA ou l'EFSA pour s'assurer qu'elles ne libèrent pas de substances nocives lorsqu'elles sont en contact avec la nourriture.
Sécurité et stabilité: choisissez des matériaux non toxiques, insipides et chimiquement stables, tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Ces matériaux maintiennent des performances stables dans des environnements à haute ou basse température sans affecter la sécurité alimentaire.
Résistance à haute température: Pour les récipients alimentaires qui nécessitent un chauffage au micro-ondes ou une stérilisation à haute température, les matériaux doivent posséder une bonne résistance à la chaleur, tels que le polyéthylène à haute densité (HDPE) ou le polysulfone (PPSU).
Exigences d'atterrissage sur la flamme
Pour les applications telles que les produits électroniques, les boîtiers d'appareils et les matériaux de construction, les performances issues de la flamme sont un indicateur de sécurité crucial.
Conformité à la certification du niveau de la flamme: Choisissez des matériaux qui répondent à la certification UL 94, tels que les matériaux de qualité V-0, qui peuvent s'auto-s'extinciller rapidement en flammes ouvertes et prévenir la propagation du feu.
Matériaux d'alorsation des flammes communes: telles que le polycarbonate ignifuge (PC) avec des retardateurs de flamme ajoutés, les ABS ignifuges et le polyamide (PA). Ces matériaux maintiennent des performances mécaniques tout en possédant d'excellentes propriétés issues de la flamme.
Exigences environnementales: La sélection de matériaux modernes d'atterrissage de flammes doit également considérer les réglementations environnementales, telles que les ROH et les normes de réalisation de l'UE. Les matériaux issus de la flamme sans halogène (comme PC / ABS sans halogène) deviennent le choix pour plus d'entreprises, rencontrant à la fois les tendances ignifuges et environnementales.
Les exigences en matière de matériaux dans les dispositifs et équipements médicaux sont particulièrement stricts, nécessitant un équilibre entre la biocompatibilité, la sécurité et la durabilité.
Conformité aux certifications médicales: les matériaux de qualité médicale doivent respecter les normes ISO 10993 ou USP de classe VI pour s'assurer qu'elles ne sont pas toxiques pour le corps humain.
Résistance à haute température et stérilisation: les dispositifs médicaux nécessitent souvent une stérilisation à haute température ou une désinfection chimique, de sorte que les matériaux doivent posséder une bonne résistance aux températures élevées et à la corrosion chimique, telles que le polyéther éther (PEEK), la polysulfone (PSU) et le polypropylène de qualité médicale (PP).
Transparence et résistance à l'impact: pour les dispositifs médicaux qui nécessitent une observation ou un fonctionnement précis (comme les seringues et les filtres sanguins), les matériaux doivent avoir une transparence élevée et une résistance à l'impact, telles que le polycarbonate (PC) ou le méthacrylate de polyméthyle (PMMA).
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