Polietilēna plastmasas liešana: HDPE un LDPE materiālu rokasgrāmata

Polietilēns (PE) ir visvairāk ražotā plastmasa pasaulē. Iesmidzināšanas formēšanā tas sadalās divās galvenajās grupās: HDPE cietajiem komponentiem un LDPE elastīgajiem. Neviens neabsorbē mitrumu nozīmīgā mērā, abi iztur gandrīz katru izplatīto skābi un sārmu, un abi ir starp lētākajiem pieejamajiem sveķiem. Izaicinājums vienmēr ir sarukums — PE sarūk vairāk nekā gandrīz jebkurš cits iesmidzināti veidots materiāls, un šīs pārvaldīšana ir centrālais dizaina un presformas uzdevums.

Mehāniskās un termiskās īpašības

Polietilēns ir poliolefīns ar gandrīz nulles ūdens uzsūkšanos (<0,01% 24 stundās). Tas padara to izņēmīgi stabilu mitros apstākļos — pretstats neilona, kas absorbē 1–3% ūdens un attiecīgi maina dimensijas.

Īpašība	HDPE	LDPE
Vilkšanas izturība	20–35 MPa	8–20 MPa
Lieces modulis	800–1 500 MPa	200–400 MPa
Pagarinājums pie pārraušanas	100–1 000%	200–600%
Iecirtuma Izoda triecienizturība	20–80 J/m	Nepārtrūkst
Karstuma deformācijas temp. (0,45 MPa)	60–85°C	35–50°C
Nepārtrauktas darbības temperatūra	90–110°C	60–80°C
Ūdens uzsūkšanās (24 h)	<0,01%	<0,01%
Blīvums	0,94–0,97 g/cm³	0,91–0,93 g/cm³
Presformas sarukums	2,5–5,0%	1,5–3,0%

HDPE paliek triecienizturīgs pie −50°C — temperatūrā, kurā daudzas konstruktīvās plastmasas kļūst trauslas. Aukstās ķēdes aprīkojumam un āra komponentiem ziemeļu klimatā šī izturība ir svarīga.

HDPE sarukuma diapazons (2,5–5,0%) ir visplašākais no visiem parastajiem iesmidzinātajiem materiāliem. Sienu biezums, ieplūdes atveres dizains un uzspiešanas spiediens visi ietekmē to, kur konkrēta detaļa atrodas šajā diapazonā.

Tipiskie pielietojumi

HDPE:

• Cieti konteineri — smagu izmantojumu tvertnes, rūpnieciskās ķīmiskās pudeles un saimniecības uzglabāšana.
• Cauruļu armatūra — kolektori un savienojumi ūdens, gāzes un ķīmisko vielu sadalei.
• Patēriņa preces — griešanas dēļi, sadzīves tehnikas pamatnes un komunālo pakalpojumu detaļas.
• Automobiļi — šķidruma rezervuāri un aizsargvāki, kur svarīga aukstā laika izturība.

LDPE:

• Elastīgi vāciņi — uzsprauž vāki un putekļu aizsargi, kuriem jādeformējas un atkārtoti jāatjaunojas.
• Spiežamie komponenti — mīkstā pieskāriena sprūdi vai deformējami korpusi.
• Medicīnas — elastīgu cauruļu savienotāji un vienreizlietojami aizsargvāki.

Liešanas un dizaina vadlīnijas

PE izkūst un plūst viegli, taču tā augstais sarukums padara to par vienu no grūtākajiem izejmateriāliem ciešu toleranču uzturēšanai.

• Sienu biezums: Tiecieties uz 1,5–4,0 mm. Biezas sekcijas PE ievērojami iegrimst — virsmas ieplakumi ir nesamērīgi salīdzinājumā ar citām plastmasām.
• Sarukuma pārvaldība: HDPE sarūk par 2,5–5,0%, kristalizējoties. Plakanas detaļas, piemēram, paplātes un paneļi, deformēsies, ja vien ieplūdes atvere nav centrāla vai vairākas ieplūdes nav sabalansētas. Asimetriskas sienu sekcijas gandrīz vienmēr izliecas; izstrādājiet tās CAD posmā.
• Kausējuma temperatūra: HDPE apstrādā 200–260°C; LDPE 180–240°C. PE pieļauj nedaudz ilgāku uzturēšanās laiku cilindrā nekā POM, taču degradācija joprojām notiek virs 300°C.
• Izveides leņķi: Standarts ir minimums 1°. LDPE, kas ir mīkstāks, dažreiz var darboties ar mazāku leņķi, taču vairāk vienmēr ir labāk tīrai izņemšanai.
• Izņemšana: LDPE elastīgums nozīmē, ka detaļas bieži var nostrīpot no serdeņiem bez plaisāšanas — priekšrocība apakšgriezuma elementiem, kuriem stingrākā materiālā būtu nepieciešamas sānu darbības.

Materiāla markas

Marka	Iezīme	Tipiskais pielietojums
HDPE dabīgais	Ciets, zemas izmaksas	Vispārēji korpusi, vāciņi
UV stabilizēts HDPE	Iztur saules bojājumus	Āra armatūra, tvertnes
Stikla pildīts HDPE	Augstāks stingums	Rūpnieciskas konstrukcijas detaļas
Saskares ar pārtiku HDPE	FDA/ES sertificēts	Pārtikas tvertnes, pudeles vāciņi
LDPE dabīgais	Mīksts, elastīgs	Aizsargvāki, vāciņi

UHMWPE (ultravysokas molekulmasas polietilēns) tehniski ir polietilēns, taču to nevar iesmidzināt formēšanā — tā viskozitāte ir pārāk liela parastajiem skrūvju komponentiem. Komponentus, kuriem nepieciešamas UHMWPE īpašības, frezē no standarta stieņiem vai loksnēm.

Priekšrocības un ierobežojumi

Kāpēc izvēlēties polietilēnu:

• Ļoti zemās materiāla izmaksas.
• Izcila izturība pret skābēm un sārmiem — piemērots ķīmisko vielu kontakta lietojumiem.
• Paliek ciets pie zem nulles temperatūrām (HDPE līdz −50°C).
• Dabiski drošs pārtikai un pasaulē visvairāk pārstrādātā plastmasa.

Uz ko jāpievērš uzmanība:

• Zems stingums: Nav piemērots konstrukcijas detaļām ar ievērojamu slodzi.
• Savienošanas problēmas: Virsmas apstrāde (liesma, korona) ir obligāta pirms līmēšanas vai krāsošanas.
• Augsts sarukums: Lielas, plakanas PE detaļas deformēsies, ja tās nav rūpīgi projektētas un ieplūdes atveres nav pareizi izvietotas.
• UV degradācija: Norādiet UV stabilizētu marku jebkuram āra lietojumam.

PE izvēle pret alternatīvām

• PE pret PP: Izvēlieties HDPE aukstā laika izturībai (−50°C). Izvēlieties PP dzīvajām virām vai ja detaļai jāiztur vārīšanas ūdens vai autoklāva apstrāde.
• PE pret TPE: Izvēlieties LDPE zemas izmaksas elastīgai detaļai. Izvēlieties TPE, ja nepieciešama patiesa elastīga atjaunošanās vai gumijas līdzīga taustes sajūta.

Ilgtspēja

Polietilēns nes sveķu kodus 2 (HDPE) un 4 (LDPE) — starp visvairāk pārstrādātajiem gan rūpnieciskajos, gan patēriņa plūsmās. Nekritiskajām rūpnieciskajām detaļām pārstrādāts saturs bieži var tikt iekļauts, lai samazinātu izmaksas un oglekļa pēdnospiedumu. No cukurniedru etanola iegūts biopamata HDPE ir pieejams projektiem ar specifiskiem vides apliecinājumiem.

Nordmould nodrošina presformu izgatavošanu no €3 000 un mazapjoma ražošanu, sākot no 100 detaļām. Nosūtiet mums savu STEP failu bezmaksas DFM analīzei — mēs novērtēsim sienu biezumus un sarukuma riskus, lai nodrošinātu, ka jūsu PE detaļas ir ražošanas gatavībā. Pieprasīt piedāvājumu