Conhecimentos básicos sobre plásticos

Origem do plástico

Plásticos em inglês é "Plastics" ou "Plastic", que vem do grego "plastics", que significa "moldagem" e "desenvolvimento".

O termo plástico deriva das características do próprio material, que significa "livre para formar".

Classificação dos plásticos

1. Classificação por campos de aplicação

(1) Plásticos de uso geral: só podem ser usados como materiais não estruturais, com grande volume de produção, preço relativamente baixo, desempenho médio e muitos fabricantes.

(2) Plásticos de engenharia: podem ser usados como materiais estruturais com excelentes propriedades mecânicas, propriedades elétricas, resistência ao calor, resistência química, estabilidade dimensional e processabilidade, etc.

(3) Podem ser divididos em plásticos de engenharia de uso geral e plásticos de engenharia especiais. Estes últimos possuem maior desempenho, menor volume de produção, poucos fabricantes e preço de venda mais elevado.

1. Classificação de acordo com as propriedades físicas e químicas dos plásticos:

(1) Termoplásticos: Durante o processo de transformação, geralmente ocorre apenas a alteração do volume físico. Ou seja, plásticos que podem ser repetidamente aquecidos, amolecidos e resfriados para endurecer dentro de uma faixa de temperatura específica. (Comuns: cloreto de polivinila, polietileno, polipropileno, poliestireno, ABS, SAN, nylon, poliformaldeído, policarbonato, éter polifenileno, polimetacrilato, poliuretano, tereftalato de polietileno)

(2) Termofixos: ocorrem alterações químicas durante o processamento. Quando aquecidos, começam a amolecer e possuem um certo grau de plasticidade. No entanto, com o aquecimento contínuo, a resina endurece e ganha forma. Se reaquecidos, geralmente não podem ser remoldados e só podem ser triturados para uso como carga.

Os termoplásticos são divididos em plásticos cristalinos e plásticos amorfos

• Aplicações dos plásticos: Plásticos cristalinos: filmes, máquinas de lavar, engrenagens, tubos, capacetes de segurança, produtos de fibra, corpos de botas de esqui
• Plásticos amorfos: carcaças de TV, materiais de escritório, tubos, placas, perfis, pás de ventilador e telefones celulares
• Plásticos termofixos: embalagens, adesivos, bandejas, bolas de bilhar, banheiras, etc.
• Plástico elastômero: espuma, correia, corda, filme, bola de boliche, etc. (O elastômero também é um plástico termoplástico)
• Materiais cristalinos e amorfos são separados devido às diferentes estruturas moleculares.

(1) Plásticos cristalinos: PA, PP, PE, POM, PBT, PET, PPO;

(2) Plásticos amorfos: PC, ABS, PS, PVC, PMMA.

Os plásticos cristalinos possuem um ponto de fusão distinto e as moléculas são organizadas regularmente quando sólidas. A área organizada regularmente é chamada de área cristalina, a área desordenada é chamada de área amorfa, e a porcentagem da área cristalina é chamada de cristalinidade. Geralmente, polímeros com cristalinidade superior a 80% são chamados de plásticos cristalinos.

Fatores que afetam a cristalização

(1) Estrutura da cadeia polimérica: polímeros com boa simetria, sem ou com poucas ramificações, grupos laterais pequenos e grandes forças intermoleculares são fáceis de se aproximar e propensos à cristalização.

(2) Temperatura: o polímero move-se das bobinas desordenadas para a superfície do cristal em crescimento. Quando a temperatura do molde é mais alta, a mobilidade do polímero aumenta e a cristalização é acelerada.

(3) Pressão: se houver força externa durante o processo de resfriamento, isso também pode promover a cristalização do polímero. Portanto, a pressão de injeção e a pressão de recalque podem ser aumentadas durante a produção para controlar a cristalinidade dos plásticos cristalinos.

(4) Agente de nucleação: como a baixa temperatura favorece a nucleação rápida, mas retarda o crescimento dos grãos, para eliminar essa contradição, adicionam-se agentes de nucleação ao material de moldagem, permitindo que o plástico seja processado em altas temperaturas de molde, promovendo uma cristalização rápida.

Efeito da cristalização nas propriedades do plástico

(1) Propriedades mecânicas: A cristalização torna os plásticos quebradiços (resistência ao impacto reduzida), com forte tenacidade e baixa ductilidade.

(2) Propriedades ópticas: A cristalização torna o plástico opaco porque ocorre espalhamento de luz na interface entre a região cristalina e a região amorfa. Reduzir o tamanho das esferulitas até certo ponto não apenas aumenta a resistência do plástico (reduzindo defeitos intergranulares), mas também melhora a transparência (não ocorre espalhamento quando o tamanho das esferulitas é menor que o comprimento de onda da luz).

(3) Propriedades térmicas: Os plásticos cristalinos não apresentam um estado altamente elástico quando a temperatura aumenta. Quando a temperatura atinge a temperatura de fusão TM, eles exibem um estado de fluxo viscoso. Portanto, a temperatura de uso dos plásticos cristalinos aumenta de Tg (temperatura de transição vítrea) para TM (temperatura de fusão).

(4) Resistência a solventes, permeabilidade, etc., são melhoradas porque os componentes cristalinos são organizados de forma mais compacta.

Plásticos cristalinos para máquinas de moldagem por injeção e moldes

(5) Os plásticos cristalinos requerem mais energia para destruir a rede cristalina durante a fusão, portanto, mais calor precisa ser fornecido ao converter de sólido para fundido. Consequentemente, a capacidade de plastificação da máquina de moldagem por injeção deve ser grande, e o volume máximo de injeção também deve ser aumentado correspondentemente.

(6) A faixa de ponto de fusão dos plásticos cristalinos é estreita. Para evitar que o cristal de borracha obstrua o bico quando a temperatura do bico diminui, a abertura do bico deve ser adequadamente ampliada e deve ser instalado um anel de aquecimento que possa controlar independentemente a temperatura do bico.

(7) Como a temperatura do molde tem um impacto importante na cristalinidade, deve haver o maior número possível de canais de água no molde para garantir uma temperatura uniforme durante a moldagem.

(8) A cristalinidade sofre uma grande contração volumétrica durante o processo de cristalização, causando uma grande contração de moldagem. Portanto, a contração de moldagem deve ser cuidadosamente considerada no projeto do molde.

(9) Devido à anisotropia significativa e ao grande estresse interno, deve-se prestar atenção à localização e ao tamanho do canal de injeção (gate), bem como à localização e ao tamanho das nervuras de reforço no projeto do molde; caso contrário, ocorrerá facilmente deformação por empenamento, sendo bastante difícil corrigi-la através do processo de moldagem.

(10) O grau de cristalinidade está relacionado à espessura da parede da peça plástica. A parede espessa resfria lentamente, a cristalinidade é alta, a contração é grande e são propensas a ocorrer furos de contração e poros. Portanto, deve-se prestar atenção ao controle da espessura da parede da peça plástica durante o projeto do molde.

Processo de moldagem de plásticos cristalinos

(1) O calor liberado durante o resfriamento é grande, portanto, deve ser totalmente resfriado. Preste atenção ao controle do tempo de resfriamento ao moldar em altas temperaturas de molde.

(2) A diferença de gravidade específica entre o estado fundido e o estado sólido é grande, resultando em grande contração de moldagem e propensão a contrações e poros. Preste atenção ao ajuste da pressão de recalque.

(3) When the mold temperature is low, cooling is fast, crystallinity is low, shrinkage is small, and transparency is high. The degree of crystallinity is related to the wall thickness of the plastic part. When the wall thickness of the plastic part is large, the cooling is slow, the crystallinity is high, the shrinkage is large, and the physical properties are good. Therefore, the mold temperature of crystalline plastics must be controlled as required.

(4) The anisotropy is significant and the internal stress is large. The uncrystallized molecules tend to continue to crystallize after demoulding. They are in a state of energy imbalance and are prone to deformation and warping. The material temperature should be appropriately increased and the mold temperature should be increased to medium. Injection pressure and injection speed.

Post-processing differences

(1) The surface of crystalline plastic is slippery and cannot be painted or chromed. It is difficult to decorate the surface. The colors currently painted are not long-lasting and fall off easily. For example, when spraying, printing, or coloring packaging bags, high-current electronic cone hair is generally used to print colors, but it is not long-lasting and the adhesive is difficult to find.

(2) The surface of amorphous plastic can absorb other molecules, such as ink, chrome plating, spray coating, etc. Therefore, general product casings, watch cases, TV cases, etc. are made of amorphous plastic, which is easy to decorate and not easy to fall off.