PET plastiko liejimas: savybės, markės ir projektavimo vadovas

Injekciškai lietas PET (polietileno tereftalatas) yra pusiau kristalingas poliesteris, nurodytas struktūriniams taikymams, reikalaujančiems didelio standumo, cheminio atsparumo ir matmenų stabilumo. Tai nėra tas pats produktas kaip gėrimų butelių PET – injekciniam liejimui skirtos markės yra nukleotintos greitai kristalizuotis aukštose formos temperatūrose, gaminant nepermatomus, pusiau kristalinius gabalus su šilumos deformacijos temperatūromis virš 210°C stiklu pildyta forma. PET injekcinis liejimas nurodytas maisto perdirbimo įrangai, tiksliosioms jungčių korpusams, siurblių ir filtrų korpusams bei automobilinių degalų sistemos komponentams.

Kokios mechaninės ir terminės injekciškai lieto PET savybės?

PET pusiau kristalinė struktūra yra tiek jo privalumų, tiek apdorojimo reikalavimų šaltinis. Pilnas kristalinumas reikalauja kontroliuojamų formos temperatūrų ir nukleacijos priedų. Toliau pateiktos savybės atspindi tinkamai kristalizuotą, injekciniam liejimui skirtą PET.

Savybė	Neužpildytas PET (nukleotintas)	30 % GF PET	Bandymo standartas
Tempimo stipris	55–75 MPa	140–165 MPa	ISO 527
Lenkimo modulis	2 800–3 200 MPa	9 000–12 000 MPa	ISO 178
Izod smūgio stipris (su įpjova)	25–45 J/m	60–90 J/m	ISO 180
Šilumos deformacijos temperatūra (1,80 MPa)	70–80°C	210–225°C	ISO 75
Lydymosi taškas	250–265°C	250–265°C	DSC
Tankis	1,33–1,38 g/cm³	1,55–1,65 g/cm³	ISO 1183
Formos susitraukimas	1,5–2,2 %	0,3–0,8 %	ISO 294-4
Vandens absorbcija (24 val.)	0,10–0,20 %	0,05–0,10 %	ISO 62
Dielektrinis stiprumas	15–20 kV/mm	15–20 kV/mm	IEC 60243

30 % GF markė pasiekia lenkimo modulį 9 000–12 000 MPa – vieną iš aukščiausių tarp bendros paskirties inžinerinių termoplastų – kas svarbu plonasienėms struktūrinėms detalėms, kur apkrovos deformacija yra projektavimo apribojimas.

Kur naudojamas PET injekcinis liejimas?

Injekciškai lietas PET užima specialistinę nišą: taikymai, reikalaujantys stiklu pildyto poliesterio standumo ir karščio atsparumo kartu su maisto kontakto atitikmenybe, cheminiu inertiškumu ar abiem.

Maisto perdirbimo ir maisto kontakto įranga: Konvejerinių grandinių grandys, vožtuvų komponentai, siurblių sraigteliai, purkštukų kūnai ir filtrų korpusai, besiliečiantys su maistu ar gėrimais perdirbimo metu. GF-PET markės, atitinkančios ES 10/2011, nurodomos čia, nes jos derina maisto kontakto atitikmenybę su karščio ir cheminio atsparumo charakteristikomis, kurių HDPE ar PP negali pasiekti.

Medicinos prietaisų komponentai ir farmacijos pakavimas: Sterilizuojami dėklai, prietaisų gaubtų plokštelės ir pakavimo komponentai farmacijos gamybai. GF-PET atlaiko etileno oksido ir gama sterilizavimą dozėmis, naudojamomis medicinos prietaisų gamyboje.

Automobilinės degalų ir skysčių sistemos komponentai: Degalų siurblių korpusai, degalų vamzdžių jungtys ir emisijų valdymo sistemos dalys. PET atsparumas benzinui, dyzeliui ir aromatiniams angliavandeniliams daro jį tinkamu ten, kur poliolefinai nepasiseka dėl degalų prasiskverbimo.

Tiksliosios elektrinių jungčių korpusai: Kur didelio stiklo kiekio derinys (standumui ir matmenų stabilumui), mažas drėgmės sugerimas ir SMT suderinamumas yra pagrindiniai – ypač didelio kaiščių skaičiaus jungtims, kur net 0,1 mm matmeninis dreifas sukelia nesutapimą.

Pramoniniai siurblių ir filtrų korpusai: Centrifuginių siurblių kūnai, filtrų dubenys ir vožtuvų sėdynės cheminių procesų įrangai. PET atlaiko plačią spektrą rūgščių, šarmų ir organinių tirpiklių vidutinėse cheminėse proceso aplinkose.

Tiksliosios struktūrinės laikikliai ir korpusai: Instrumentų komponentai, matavimo įrangos rėmai ir struktūriniai laikikliai, kur didelis GF-PET lenkimo modulis minimizuoja deformaciją plonasienėse konstrukcijose.

Kokios PET liejimo charakteristikos?

PET yra reikliausias iš standartinių poliesterio termoplastų apdorojimo atžvilgiu. Drausminga proceso kontrolė atlyginamas puikiomis mechaninėmis savybėmis; drėgmė, neteisinga formos temperatūra ar pratęstas laikymas cilindre baudžia smarkiai sugedusiomis detalėmis.

Lydalo temperatūra: 270–290°C. PET lydymosi taškas (250–265°C) yra aukštesnis nei PBT (220–225°C). Cilindro temperatūra turi būti nustatyta virš kristalinio lydymosi su minimaliu perviršiu – terminė skaidymas ir pakeitimas prasideda virš 300°C.

Formos temperatūra: 100–140°C. Tai yra kritiškiausias ir išskiriantis PET injekcinio liejimo aspektas. Aukštos formos temperatūros reikalingos pilnai kristalizacijai pasiekti – dalys, lietos 40–60°C, yra amorfinės, trapios ir matmeniškai nestabilios. Karšto kanalo įrankiai yra stipriai pageidautini, siekiant palaikyti lydalo temperatūrą be pratęsto laikymo šaltuose kanaluose.

Injekcijos slėgis: 80–160 MPa. GF-PET yra labai klampus; tinkamas injekcijos slėgis reikalingas sudėtingoms ertmėms užpildyti. Keli vartai yra standartiniai didesnėms detalėms, siekiant išvengti nepilno užpildymo ir sumažinti siūlių linijų susidarymą.

Džiovinimas: 4–6 val. 160–175°C, siekiant pasiekti mažiau nei 50 ppm drėgmės. Tai yra reiklesnis nei bet kuris kitas bendros paskirties inžinerinis termoplastas. Kalibruoto drėgmės analizatoriaus patikrinimas prieš gamybos pradžią yra geriausia praktika.

Susitraukimas: 1,5–2,2 % neužpildytas; 0,3–0,8 % esant 30 % GF. Srauto ir skersinės krypties anizotropija yra ryški neužpildytose markėse. GF markės rodo mažesnę anizotropiją dėl stiklo pluoštų stabdančio matricos susitraukimą efekto.

Nuolydžio kampai: 1–2° nupoliruotiems paviršiams; 2–3° tekstūruotiems paviršiams. GF-PET paviršiaus pluošto orientacija gali padidinti išstūmimo pasipriešinimą; dosnūs nuolydžio kampai ir nupoliruotos įrankių sienelės yra rekomenduojami.

Įdubimai ir deformacijos: Neužpildytas PET žymiai deformuojasi be tinkamos formos temperatūros ir vartų dizaino. GF-PET yra žymiai geresnis, tačiau vis tiek naudojasi subalansuotais vartais ir simetrine detalės geometrija. Detalės su dideliais plokščiais paviršiais ir asimetrine vartų padėtimi yra didžiausios rizikos.

Kokias PET markes ir variantus reikėtų apsvarstyti?

Markė / variantas	Pagrindinis bruožas	Tipinis taikymas
Nukleotintas PET (neužpildytas)	Greita kristalizacija, vidutinis standumas	Gaubtai, vartotojų prekės, maisto dėklai
PET GF15	Vidutinis standumo padidėjimas, geresnis vaizdas	Gaubtai, tikslūs korpusai
PET GF30	Maksimalus standumas, HDT 210–225°C	Jungtys, siurblių kūnai, SMT komponentai
PET GF30 + FR (V-0)	Liepsnai atsparus, nehalogeniniai variantai	Elektrinės jungtys GF dominuojančiuose dizainuose
Maisto kontakto PET (GF ar neužpildytas)	ES 10/2011 / FDA 21 CFR 177.1630	Maisto perdirbimo įranga, farmacijos dėklai
Hidrolizei atsparus PET	Pagerintas atsparumas karštai drėgmei	Automobilis po variklio dangčiu, lauko oras
Mineralais pildytas PET	Sumažinta anizotropija lyginant su vien GF	Tikslūs korpusai, reikalaujantys izotropinio susitraukimo

Mineralais pildytos markės (paprastai kalcio karbonatas ar talkas) naudojamos, kai GF-PET pluošto anizotropija yra nepriimtina tiksliosioms detalėms su griežtomis padėties tolerancijomis visuose ašyse.

PET privalumai ir trūkumai

Privalumai:

• Didžiausias standumo ir svorio santykis tarp įprastų poliesterio inžinerinių termoplastų GF markėse
• Puikus cheminis atsparumas degalams, alyvoms, praskiestoms rūgštims ir daugumai organinių tirpiklių
• Mažas drėgmės sugerimas, palaikantis matmenų stabilumą naudojimo metu
• Maisto kontakto atitinkančios markės plačiai prieinamos
• Geros dielektrinės savybės elektrinių jungčių taikymams
• GF30 markės atlaikys SMT litavimą (HDT 210–225°C)

Trūkumai:

• Reikliausias iš įprastų poliesterių apdorojimo atžvilgiu – reikalinga aukšta formos temperatūra (100–140°C)
• Griežtas džiovinimo protokolas (160–175°C, 4–6 val.) yra privalomas; drėgmė sukelia negrįžtamą savybių praradimą
• Jautrus įtempimų plyšimui susisiekiant su poliariniais tirpikliais ir šarmais
• Trapus neužpildyta forma; įpjovos jautrumas reikalauja dosniems kampų spinduliams
• Didesnės įrankių išlaidos nei PBT dėl karšto kanalo reikalavimo ir padidintų formos temperatūros reikalavimų
• Netinka taikymams, apimančioms ilgalaikį garo ar verdančio vandens poveikį standartinėse markėse

Kada rinktis PET vietoj alternatyvių medžiagų?

PET prieš PBT: Abu yra poliesteriai. Rinkitės PBT daugumai jungčių ir korpuso taikymų – jis apdorojamas lengviau esant mažesnėms formos temperatūroms ir yra įtvirtintas jungčių standartas. Rinkitės GF-PET, kai maksimalus lenkimo standumas, maisto kontakto atitikmenybė stiklu pildytoje markėje ar šiek tiek didesnis tempimo stiprumas yra lemiamas veiksnys.

PET prieš nailoną (PA66): Rinkitės PET, kai mažas drėgmės sugerimas, geresnis matmenų stabilumas drėgnoje aplinkoje ar cheminis atsparumas degalams ir alyvoms yra reikalingas. Nailonas teikiamas pirmenybė, kai reikalingas didesnis smūgio atsparumas, geresnis tribologinis veikimas ir didesnis lankstumas vartų ir įrankio dizaine.

PET prieš PPS: PPS siūlo didesnį karščio atsparumą virš 230°C nuolatiniam naudojimui ir geresnį cheminį inertiškumą. Rinkitės PET, kur kaina yra apribojimas ir taikymo temperatūra lieka žemiau 200°C. PPS yra tobulinimo kelias griežtesnėms cheminėms aplinkoms.

PET prieš PEEK: PEEK pateisinama tik kai nuolatinė tarnybos temperatūra virš 240°C, agresyvūs tirpikliai ar medicinos implantų biosuderinumas reikalingi. GF-PET PEEK medžiagos kainos daleliu tinka didžiajai daugumai struktūrinių poliesterio taikymų.

Nordmould rekomenduoja svarstyti PET kaip kandidatinę medžiagą DFM peržiūros metu, kai klientas nurodo GF-PBT maisto kontakto taikymams ar reikia maksimalaus standumo, prieinamo injekciniu būdu lietiname poliesteryje.

Ar PET perdirbamas?

PET turi dervos identifikacijos kodą 1 (PETE) ir yra vienas iš plačiausiai perdirbamų termoplastų pasaulyje, pirmiausia skatinamas butelių perdirbimo infrastruktūros. Injekciškai lietas inžinerinis PET (ypač GF markės) paprastai nepatenka į butelių perdirbimo srautą ir klasifikuojamas kaip pramoninės atliekos. Švarūs gamybos atliekai gali būti mechaniškai perdirbami į žemesnio našumo taikymams. Hidrolizė pakartotinio apdorojimo metu yra problema – PET granuliai turi būti džiovinami iki to paties standarto kaip pirminė derva.

Dažnai užduodami klausimai

Ar PET tinkamas injekciniam liejimui?

Standartinis PET sunkiai injekciškai liejamas, nes jo kristalizacija yra lėta ir neišsami tipinėse formos temperatūrose, gaminant deformuotas, trapias dalis. Nukleotintos ir stiklu pildytos PET markės, sukurtos injekciniam liejimui, yra komerciniu būdu prieinamos ir plačiai naudojamos. Nordmould nurodo tik injekciniam liejimui skirtas PET markes.

Kuo injekciškai lietas PET skiriasi nuo PET butelių?

Butelių PET apdorojamas injekcinio tempimo pūtimo liejimo būdu esant mažam kristalinumui, siekiant gauti skaidrias, dvikryptiškai orientuotas sieneles. Injekciniam liejimui skirtas PET yra nukleotintas greitai kristalizuotis aukštose formos temperatūrose (100–140°C), gaminant nepermatomus, pusiau kristalinius gabalus. Jie dalijasi tuo pačiu baziniu polimeru, tačiau yra skirtingos produktų formos.

Koks PET susitraukimas injekciniu liejimo metu?

Neužpildytas, nukleotintas PET susitraukia 1,5–2,2 %; stiklo pluoštu sustiprintas PET (30 % GF) susitraukia 0,3–0,8 %. Anizotropija yra ryški neužpildytose markėse. Nordmould projektuoja įrankio kompensavimą pagal konkrečios markės susitraukimo duomenis.

Ar PET reikia džiovinti prieš injekcinį liejimą?

Taip – PET yra labai jautrus drėgmei. Jis turi būti džiovinamas 160–175°C 4–6 val. dehidrataciniame džiovintuve, pasiekiant drėgmės lygį žemiau 50 ppm prieš apdorojimą. Drėgmė sukelia hidrolizinį grandinės skilimą lydalo temperatūroje, nuolat degraduodama molekulinę masę. Nordmould laiko PET džiovinimą kritiniu proceso parametru.

Ar injekciškai lietas PET yra maistui saugus?

Maisto kontaktui atitinkančios PET markės yra prieinamos, sertifikuotos pagal ES 10/2011 ir FDA 21 CFR 177.1630. Jos naudojamos maisto perdirbimo komponentams, medicinos prietaisų dėklams ir farmacijos pakavimui. Nordmould rekomenduoja patvirtinti konkrečios markės duomenų lapą DFM peržiūros metu.

Kaip injekciškai lietas PET palyginamas su PBT?

PBT ir PET abu yra poliesteriai, tačiau PBT kristalizuojasi greičiau ir yra lengviau apdorojamas ant standartinių įrankių. GF-PET pasiekia šiek tiek didesnį tempimo stiprumą ir panašų HDT kaip GF-PBT, tačiau reikalaujamos aukštesnės formos temperatūros ir griežtesnė proceso kontrolė. PBT yra pageidaujamas numatytasis jungčių liejimui; GF-PET nurodomas, kai maksimalus standumas ar maisto kontakto atitikmenybė lemia pasirinkimą.

Kokie taikymai naudoja injekciškai lietą PET vietoj kitų medžiagų?

Injekciškai lietas PET naudojamas maisto perdirbimo įrangos dalims, siurblių korpusams, filtrų korpusams, automobilinių degalų sistemos komponentams ir tiksliosioms elektrinių jungčių korpusams. Jo standumo (GF markėse), cheminio atsparumo ir maisto kontakto atitikimo derinys daro jį sunkiai pakeičiamu šiose nišose.

Koks minimalus užsakymo kiekis PET detalėms Nordmould?

Nordmould minimalus užsakymas yra 100 vienetų, taikomas PET ir visoms kitoms inžinerinėms termoplastikoms. Formų gamyba prasideda nuo 3 000 €; aliuminio Bridge tipo įrankiai prieinami prototipų ir tarpinių apimčių paleistims.

Atsiųskite savo STEP failą Nordmould nemokamą DFM peržiūrą ir rašytinį pasiūlymą – paprastai grąžinamas per vieną darbo dieną.