Polistireno plastiko liejimas: GPPS ir HIPS gidas
Polistirenas sulaukia mažiau dėmesio nei inžineriniai polimerai, tačiau tai viena iš labiausiai pasaulyje liejamų medžiagų. GPPS yra skaidrus kaip vanduo, dimensiškai stabilus ir pigus. HIPS prideda gumos sukietėjimą, gaunant nepermatamą, patvarią medžiagą, kuri atlaikys smūgius ir surinkimo įtempimus, nuo kurių GPPS subyrėtų. Abu kartu apima didelę vartojimo elektronikos, medicinos vienkartinių priemonių, pakuočių ir prietaisų vidaus detalių dalį.
Mechaninės ir terminės savybės
Polistirenas yra amorfinis – nėra ryškaus lydymosi taško, labai mažas ir izotropinis susitraukimas, nuspėjami matmenys. Kita medalio pusė – tai nėra aukštatemperatūrė medžiaga. Dauguma klasių pradeda minkštėti virš 80 °C, todėl naudojama kambario temperatūros ir lengvai šildomose aplinkose.
| Savybė | GPPS | HIPS |
|---|---|---|
| Tempiamasis stiprumas | 45–55 MPa | 20–40 MPa |
| Lenkiamasis modulis | 3 000–3 500 MPa | 1 800–2 700 MPa |
| Pailgėjimas iki lūžio | 1–4 % | 15–50 % |
| Įpjautas Izod smūgio stiprumas | 1–2 kJ/m² | 5–12 kJ/m² |
| Šilumos deformacijos temperatūra (0,45 MPa) | 85–95 °C | 75–85 °C |
| Nuolatinė tarnybos temperatūra | 60–80 °C | 60–75 °C |
| Vandens sugerimas (24 val.) | 0,05–0,1 % | 0,05–0,1 % |
| Tankis | 1,04–1,06 g/cm³ | 1,02–1,06 g/cm³ |
| Formos susitraukimas | 0,3–0,6 % | 0,3–0,6 % |
Gumos turinys, kuris HIPS padaro patvaresnį, taip pat sumažina jo tempiamąjį stiprumą ir šilumos deformacijos temperatūrą, palyginti su GPPS. Kompromisas yra tyčinis – HIPS skirtas korpusams, kurie gauna smūgius, o ne standumui ar atsparumui karščiui.
Tipiniai taikymai
GPPS (skaidrus):
- Medicinos ir laboratorijos vienkartinės priemonės – Petri lėkštelės, mėgintuvėliai ir skaidrūs dėklo dangčiai.
- Vartotojų pakuotės – standūs dėžutės, ekranų dėklai ir papuošalų pakuotės.
- Pardavimo vietų elementai – ženklų laikikliai ir ekranų stovai.
HIPS (nepermatomas):
- Elektronika – spausdintuvų korpusai, televizorių rėmeliai ir nuotolinio valdymo pulto apvalkalai.
- Prietaisai – šaldytuvų pamušalai ir vidinės plokštės, prietaisų besels.
- Žaislai ir modeliai – figūrų rinkiniai ir spalvoti plastikiniai komponentai, kur kaina yra pagrindinis veiksnys.
Liejimo ir projektavimo gairės
PS yra lengvai tekanti, greitai aušta medžiaga, atlaidžiai toleruojanti daugumą proceso parametrų variacijų. Pagrindinė projektavimo disciplina – trapumas ir įtempių sutrūkinėjimas.
- Susitraukimas (0,3–0,6 %): Labai nuspėjamas. Deformacija ir išlinkimas, įprastai matomas su PP ar PE, su PS retai tampa problema. Tai daro jį tinkamu plokštoms plokštėms, kurios turi likti plokščios.
- Vartų projektavimas: Skaidraus GPPS atveju vartų padėtis yra kritinė – tekėjimo linijos ir suvirinimo siūlės matomos baigtoje detalėje. Vartą montuokite ne estetinėse zonose ir laikykite užpildymo kelius trumpus, kad sumažintumėte suvirinimo linijų susidarymą.
- Sienelės storis: 1,5–3,5 mm apima daugumą taikymų. PS aušta greitai, ciklo laikai paprastai trumpesni nei su PC ar nailonu.
- Nuolydžio kampai: Mažiausiai 1°. PS yra standus ir nepasiduoda išstumiant – nepakankamas nuolydis palieka baltas įtempių žymes (supleišėjimą) ant ištraukto paviršiaus.
- Spinduliai: Ypač svarbu GPPS – aštriuose vidiniuose kampuose prasideda plyšių trupėjimas. Standartinis yra mažiausiai 0,5 mm spindulys visuose vidiniuose kraštuose.
Medžiagų klasės
| Klasė | Savybė | Tipinis taikymas |
|---|---|---|
| GPPS skaidrus | Didelis skaidrumas, maža kaina | Pakuotės, skaidrūs dangčiai |
| HIPS natūralus | Atsparus, standus, nepermatomas | Korpusai, rėmeliai |
| Liepsną sulaikantis HIPS | UL94 V-0 atestacija | Elektrinė įranga |
| Maisto klasės | FDA/ES sertifikuotas | Stalo įrankiai, jogurto indai |
| Didelio blizgesio HIPS | Puikus paviršiaus apdirbimas | Vartotojų elektronika |
Detalėms, kurioms reikalingas cheminis atsparumas, bet turi išlikti optiškai skaidrios, SAN (stirenas akrilonitrilas) yra natūralus kitas žingsnis – jis yra tarp GPPS ir ABS tiek kaina, tiek veikimu.
Privalumai ir apribojimai
Kodėl rinktis polistireną:
- Tarp mažiausių medžiagų sąnaudų bet kokiam liejamam plastikui.
- Puikus dimensinis stabilumas (labai mažas, izotropinis susitraukimas).
- Lengvai pigmentuojamas ryškioms, nuoseklioms spalvoms – HIPS gerai priima spalvą.
- GPPS suteikia skaidrumą kaip vanduo mažesnėmis sąnaudomis nei PMMA.
Į ką atkreipti dėmesį:
- Trapumas: GPPS subyrės numestas ar smarkiai sulenktas. HIPS atvaresnis, bet vis tiek netinka didelės smūgių apkrovos taikymams.
- Cheminis jautrumas: Riebalai, aliejai ir tirpikliai sukelia įtempių sutrūkinėjimą. Eksploatacijos ir surinkimo metu venkite kontakto su jais.
- Mažas atsparumas karščiui: Nei viena klasė netinka indaplovėms, karštoms aplinkoms ar šalia šilumos šaltinių.
- Prastas UV stabilumas: Per kelis mėnesius lauke gelsvėja.
PS pasirinkimas prieš alternatyvas
- PS prieš ABS: Rinkitės HIPS, jei kaina yra pagrindinis veiksnys. Rinkitės ABS, jei reikia geresnio atsparumo karščiui, smūgio patvarumo arba paviršiaus, kurį bus galima dažyti.
- PS prieš PMMA: Rinkitės GPPS pigesnėms vienkartinėms priemonėms ar paprastiems ekranų elementams. Rinkitės PMMA geresniam atsparumui įbrėžimams ir skaidrumui aukštos kokybės, ilgalaikio naudojimo optiniuose gaminiuose.
Tvarumas
Polistirenas turi dervų kodą 6. Pramoninis atliekų apdorojimas yra lengvas, iki 20–25 % atliekų dažniausiai gali būti panaudojamos ne estetinėms detalėms. Bendroji vartotojų PS perdirbimo infrastruktūra ribotesnė, palyginti su PE ar PP, nors tai skiriasi pagal regioną.
Nordmould teikia įrankius nuo €3 000 ir mažo kiekio gamybą nuo 100 vienetų. Atsiųskite savo STEP failą nemokamam DFM peržiūrai – patvirtinsime geriausią klasę jūsų detalei ir paprastai grąžinsime pasiūlymą per 24–48 valandas. Gauti pasiūlymą.