Plastiche comuni per lo stampaggio a iniezione

Queste decine di migliaia di materie plastiche possono essere classificate in circa 45 famiglie di polimeri. Più in generale, si dividono in due grandi categorie: polimeri termoplastici e termoindurenti. I polimeri termoplastici sono riutilizzabili, mentre quelli termoindurenti sono destinati ad applicazioni monouso.

In questo articolo esploreremo 13 tra le più comuni materie plastiche ampiamente utilizzate nel processo di stampaggio a iniezione:

• Acrilonitrile butadiene stirene (ABS)
• Polimetilmetacrilato (PMMA)
• Poliossimetilene (POM)
• Policarbonato (PC)
• Polietilene ad alta densità (HDPE)
• Polietilene a bassa densità (LDPE)
• Polistirene per uso generale (GPPS)
• Polistirene ad alto impatto (HIPS)
• Poliftalamide (PPA)
• Polipropilene (PP)
• Polibutilene tereftalato (PBT)
• Polietilene tereftalato (PET)
• Cloruro di polivinile (PVC)

Prima di procedere, rivediamo il concetto di codice di identificazione della resina e il suo significato.

Codice di identificazione della resina

Il Codice di Identificazione della Resina (RIC) è un codice di sistema numerico che va da 1 a 7che si trova sul fondo dei prodotti in plastica. Questo codice semplifica il processo di riciclaggio identificando il tipo di resina utilizzata nel prodotto in plastica, che è fondamentale in quanto non tutte le plastiche sono ugualmente riciclabili. Ad esempio, mentre il polipropilene è riciclabile al 100%, il cloruro di polivinile (PVC) non viene comunemente riciclato.

Inizialmente il numero RIC era racchiuso nel noto simbolo del riciclaggio (tre frecce che formano un triangolo), il che ha generato una certa confusione tra i consumatori. Nel corso del tempo, le frecce sono state sostituite da un triangolo pieno per evitare questa ambiguità, anche se il design originale può essere trovato su alcuni prodotti ancora oggi.

I codici da 1 a 7 corrispondono ai seguenti tipi di plastica:

1: Polietilene tereftalato (PET o PETE)

2: Polietilene ad alta densità (HDPE)

3: Cloruro di polivinile (PVC)

4: Polietilene a bassa densità (LDPE)

5: Polipropilene (PP)

6: Polistirene (PS)

7: Altre plastiche, come acrilico, nylon e policarbonato (PC)

Nel corso di questo articolo tratteremo in dettaglio queste e altre plastiche comuni. Iniziamo con l’esplorare l’acrilonitrile butadiene stirene (ABS).

Acrilonitrile butadiene stirene (ABS)

L’acrilonitrile butadiene stirene (ABS) è una termoplastica nota per la sua eccezionale miscela di proprietà meccaniche, tra cui tenacità, resistenza chimica, resistenza agli urtie una moderata resistenza al calore. L’elevata tenacità meccanica conferisce caratteristiche desiderabili come la resistenza, la durata e la stabilità dimensionale. Inoltre, L’ABS è biocompatibile, aumentando ulteriormente la sua versatilità. Queste caratteristiche hanno reso l’ABS uno dei materiali più utilizzati nello stampaggio a iniezione di materie plastiche.

L’ABS è un polimero opaco che può essere facilmente colorato. È conveniente e riciclabile, il che contribuisce a ridurre le spese associate alle materie prime. Inoltre, l’ABS è facile da lavorare. La combinazione di queste proprietà lo rende ideale per una serie di settori diversi.

Tuttavia, l’ABS presenta alcune limitazioni. Non è adatto ad applicazioni ad alta temperatura a causa della sua bassa temperatura di transizione vetrosa. Inoltre, l’esposizione prolungata a condizioni climatiche avverse può rendere l’ABS fragile e scolorito nel tempo.. La sua rigidità dielettrica relativamente bassa ne limita l’uso in alcuni componenti elettrici; il materiale è inoltre infiammabile, ha un basso punto di fusione e presenta una resistenza limitata ai solventi.

Le prestazioni dell’ABS in ambienti esterni possono essere migliorate incorporando nerofumo e stabilizzatori UV. Analogamente, i prodotti in ABS possono essere resi resistenti al fuoco aggiungendo additivi ignifughi o miscelandoli con il PVC.

L’ABS è ideale per applicazioni interne come giocattoli, contenitori, dispositivi di consumo, tastiere, strumenti musicali, custodie per telefoni, imballaggi per cosmetici, tubi e raccordi. È anche ampiamente utilizzato in applicazioni esterne, tra cui parti di automobili, paraurti, cruscotti, caschi di sicurezza e valigie.

Polimetilmetacrilato (PMMA)

Il polimetilmetacrilato (PMMA), comunemente noto come acrilico o vetro acrilicoIl vetro acrilico è un materiale termoplastico trasparente utilizzato principalmente come alternativa al vetro.

Il PMMA ha una trasmittanza luminosa del 92%., superiore a quello del vetro standard, e offre una resistenza agli urti dieci volte superiore. Inoltre, è pesa circa la metà del vetroIl PMMA è più maneggevole e più sicuro grazie alla riduzione del rischio di rottura. Il policarbonato è un altro comune sostituto del vetro, ma il PMMA ha una resistenza ai graffi superiore a quella del policarbonato, pur rimanendo meno resistente del vetro.

Rispetto a molti altri polimeri, il PMMA dimostra una maggiore resistenza ai graffi rispetto al policarbonato. resistenza agli agenti chimici, ai raggi UV e agli agenti atmosferici.. Questa combinazione lo rende ideale per le applicazioni esterne che richiedono un’esposizione prolungata alle intemperie. Inoltre, il PMMA è riciclabile, biocompatibile, non biodegradabile e resistente all’ingiallimento nel tempo.

Tuttavia, il PMMA presenta alcune limitazioni. È meno resistente agli urti rispetto ad alcuni materiali plastici alternativi. Anche la sua resistenza al calore è limitata, diventando vulnerabile a temperature superiori a 80 °C. Inoltre, è sensibile ai solventi organici, non ha una forte resistenza all’abrasione e all’usura e può incrinarsi sotto carichi meccanici inferiori.

Grazie alle sue eccellenti proprietà ottiche, il PMMA è ideale per applicazioni trasparenti come lenti LED, finestrini per auto, paralumi, coperture per l’illuminazione domestica e schermi protettivi. È anche adatto a varie applicazioni non trasparenti, tra cui protesi, protesi ossee, tubi luminosi, segnaletica, fibre ottiche, articoli decorativi e dispositivi di sicurezza.

Poliossimetilene (POM)

Il poliossimetilene (POM), chiamato anche acetale o poliacetaleè un materiale termoplastico semicristallino con eccellenti proprietà meccaniche, che lo rendono adatto ad applicazioni soggette a forze elevate. Viene spesso utilizzato come sostituto del metallo in componenti ingegneristici di alta precisione..

Alcune proprietà favorevoli del POM sono elevata resistenza, eccellente lubrificazione, basso attrito, elevata stabilità dimensionale, resistenza chimica generalmente buona, maggiore resistenza alla fatica, elevata tenacità, notevole rigidità, buona resistenza all’abrasione e basso creep.

Il POM ha un intervallo di temperature di servizio relativamente ampio, da -40 °C a 140 °C. Tuttavia, diventa fragile a temperature più basse e può degenerare a temperature più elevate, rilasciando sottoprodotti come vapore acqueo, gas e oli.

Altri svantaggi del POM sono la suscettibilità alle cricche da stress, il costo elevato del materiale, la potenziale decolorazione, l’infiammabilità, la degradazione termica, la scarsa resistenza ai raggi UV, l’assorbimento dell’umidità e la limitata resistenza ad alcune sostanze chimiche.

Il POM è ideale per le applicazioni che richiedono rigidità, forza ed elevata resistenza all’usura. Le applicazioni più comuni includono componenti ingegneristici come ingranaggi, camme, boccole, cuscinetti, giranti, parti di automobili, cerniere, tubi dell’acqua, scomparti per batterie, prese e macchinari industriali.

Policarbonato (PC)

Il policarbonato (PC) è un materiale plastico ampiamente utilizzato per lo stampaggio a iniezione, principalmente per la sua capacità di ottenere tolleranze strette e mantenere la stabilità dimensionale. Offre un’eccellente chiarezza ottica, che lo rende ideale per applicazioni quali lenti, illuminazione e altri usi trasparenti. Inoltre, possiede una punto di fusione relativamente alto, che la distingue dalle altre plastiche di questo elenco.

Il PC presenta eccellenti proprietà meccaniche, tra cui elevata resistenza, resistenza agli urti, buona resistenza al calore, isolamento elettrico, resistenza agli agenti atmosferici e alle radiazioni, leggerezza e bassa infiammabilità.

Tuttavia, presenta una limitata resistenza chimica, in particolare ad alcuni solventi e prodotti petrolchimici. Il PC è in grado di filtrare i raggi UV, l’esposizione prolungata lo fa ingiallire. Inoltre, il materiale è suscettibile di essere graffiato.

Il policarbonato è ampiamente utilizzato nella produzione di lenti, fari automobilistici, tetti apribili, pannelli per serre, dispositivi medici, contenitori per alimenti, bottiglie d’acqua, vetri antiproiettile, involucri per elettronica di consumo e segnaletica esterna. È inoltre ampiamente utilizzato per la produzione di dispositivi di protezione, tra cui schermi facciali, occhiali di sicurezza e caschi.

Polietilene ad alta densità (HDPE)

Il polietilene ad alta densità (HDPE) è una variante più densa del polietilene, identificata con il codice di identificazione della resina 2.

L’HDPE è un composto termoplastico con eccellenti proprietà meccaniche, tra cui elevata resistenza alla trazione, elevata tenacità, impermeabilità, forte resistenza chimica, elevata resistenza agli urtie isolamento elettrico. Offre inoltre un’ampia gamma di temperature di servizio (da -40 °C a +90 °C) e dimostra un’eccellente resistenza alle basse temperature. Inoltre, l’HDPE è dimensionalmente stabile, economico, riciclabile e presenta un basso assorbimento di umidità.

Tuttavia, presenta alcune limitazioni, tra cui l’elevata espansione termica, l’infiammabilità, la scarsa resistenza agli agenti atmosferici e la suscettibilità alle cricche da stress.

Questa combinazione di proprietà rende l’HDPE una scelta adatta per applicazioni come cavi isolanti, bottiglie di shampoo, taglieri e tubature. Oltre agli articoli per la casa, l’HDPE viene impiegato anche nella chirurgia plastica (ricostruzioni scheletriche e facciali), nei compositi legno-plastica, negli snowboard e in altre applicazioni a bassa temperatura.

Polietilene a bassa densità (LDPE)

Il polietilene a bassa densità (LDPE) è la variante più leggera e più flessibile del polietilene, identificata dal codice di identificazione della resina 4.

L’LDPE è un polimero termoplastico morbido, leggero e flessibile, utilizzato principalmente per la produzione di tubi e contenitori, come sacchetti di plastica e bottiglie per la distribuzione.

Rispetto all’HDPE, l’LDPE è più flessibile e ha un punto di fusione più basso. È anche chimicamente resistente, il che lo rende una scelta ideale per le applicazioni che prevedono l’esposizione a sostanze chimiche aggressive. L’LDPE è economico e riciclabile, ha eccellenti proprietà di isolamento elettrico e una buona resistenza all’umidità.

Tuttavia, l’LDPE non ha un’elevata resistenza, e presenta un’elevata deformazione plastica con forze relativamente basse rispetto ad altre materie plastiche per lo stampaggio a iniezione. Ulteriori limitazioni sono rappresentate dall’elevata infiammabilità, dalla notevole espansione termica, dalla temperatura massima di servizio più bassa e dalla scarsa resistenza ai raggi UV.

L’LDPE è comunemente utilizzato nella produzione di termoretraibili, contenitori, bottiglie da spremere, sacchetti di plastica, tubi, rivestimenti per bidoni della spazzatura, pluriball e parti in plastica per computer.

Polistirene per usi generali (GPPS)

Il polistirene (PS), comunemente chiamato polistirene per usi generici (GPPS), è un termoplastico ampiamente utilizzato con un codice di identificazione della resina pari a 6. Le sue proprietà vantaggiose includono trasparenza, rigidità, preciso controllo dimensionale ed eccellente stampabilità.

I prodotti in GPPS presentano eccezionali proprietà meccaniche ed elettriche, oltre a un colore e un aspetto accattivanti. Inoltre, il suo facilità di lavorazione rende lo stampaggio altamente efficiente.

Gli svantaggi principali includono fragilità a temperatura ambiente, scarsa resistenza alle alte temperature, elevata infiammabilità e inadeguata resistenza chimica, in particolare ai solventi organici. Il GPPS è inoltre sensibile alle radiazioni ultraviolette a causa della suscettibilità all’ossidazione ottica.

Il GPPS è adatto alla produzione di forme complesseè ideale per la produzione di giocattoli, statuette, vari articoli di fantasia, parti automobilistiche di grandi dimensioni e a parete sottile (ad esempio, pannelli del cruscotto) e prodotti medici trasparenti come siringhe, fiale e provette. Inoltre, il GPPS è ampiamente utilizzato per articoli domestici come tazze monouso, piatti, custodie per CD, cornici, posate di plastica e contenitori per il pranzo.

Polistirene ad alto impatto (HIPS)

Il polistirene ad alto impatto (HIPS) viene prodotto incorporando additivi di gomma nel polistirene per usi generici (GPPS) per migliorarne la flessibilità e la resistenza agli urti. L’HIPS è facile da lavorare, è altamente personalizzabile, è conforme a per uso alimentare standard, e rimane efficace dal punto di vista dei costi.

Il composto è rigido e mostra una buona stabilità dimensionale. Inoltre, l’HIPS è completamente riciclabile, anche se il processo di riciclaggio stesso può essere inefficiente. Altri svantaggi sono l’elevata infiammabilità e la scarsa resistenza agli agenti chimici, in particolare ai solventi organici.

L’HIPS è comunemente utilizzato per produrre espositori per punti vendita (POP), segnaletica, caschi per biciclette, elettrodomestici compatti, televisori, giocattoli, componenti per biciclette e parti di automobili come pannelli strumenti e serbatoi del gas. Nell’industria alimentare, viene utilizzato per imballaggi come vassoi monouso, tazze da caffè e contenitori per yogurt. Inoltre, l’HIPS viene impiegato in applicazioni di stampa, grafica, prototipazione e attrezzaggio.

Poliftalamide (PPA)

La poliftalammide (PPA) è un polimero termoplastico noto per le sue proprietà di elevata resistenza al calore ed è utilizzato in applicazioni ad alte prestazioni, spesso come sostituzione del metallo.

Tra le proprietà degne di nota del PPA vi sono l’elevata resistenza agli urti, la buona stabilità dimensionale, la resistenza alle temperature estreme, il basso assorbimento di creep e umidità, l’elevata rigidità, la resistenza alla fiamma e alla fatica. È anche completamente riciclabile, che ne accresce l’attrattiva nell’ambito della produzione moderna.

Tuttavia, la PPA richiede alte temperature di lavorazione e attrezzature specializzate per l’essiccazioneche possono aumentare la complessità della produzione. Inoltre, è più costosa di molte altre plastiche ed è sensibile ad alcune sostanze chimiche, tra cui l’acido acetico, l’acido formico e gli acidi minerali.

Grazie alla sua elevato rapporto resistenza/pesoIl PPA è ampiamente utilizzato in settori sensibili al peso come quello automobilistico e aerospaziale. Nelle automobili, viene utilizzato per componenti come gli anelli di usura delle pompe, le valvole di intercettazione, gli alloggiamenti dei termostati, i radiatori dell’aria e i fari a LED. Nell’aviazione, le applicazioni includono parti strutturali, sistemi di cablaggio, linee di alimentazione, boccole e cuscinetti. Il PPA viene impiegato anche in applicazioni industriali, mediche e di consumo, tra cui connettori elettrici ad alta temperatura, linee di alimentazione del gas, cateteri, macchine da caffè, tubazioni dell’acqua calda e setole per spazzolini da denti e spazzole per capelli.

Polipropilene (PP)

Il polipropilene (PP) è il secondo polimero termoplastico più utilizzato a livello globale ed è identificato dal codice di identificazione della resina 5. Questo materiale mantiene le sue proprietà a temperature elevate e ad alta umidità, rendendolo così adatto ad applicazioni complesse come le funi di ormeggio.

I principali punti di forza del polipropilene sono elevata resistenza alla trazione, elevata resistenza agli urti, eccellente idrorepellenzae resistenza alle cricche da stress ambientale. Queste proprietà possono essere ulteriormente migliorate con l’aggiunta di additivi. Inoltre, il polipropilene è 100% riciclabile.

Nonostante la sua versatilità, il PP presenta diverse limitazioni, tra cui l’infiammabilità, la degradazione da raggi UV, l’infragilimento al di sotto di -20 °C, una bassa temperatura di servizio superiore (90-120 °C), una scarsa adesione della vernice e la suscettibilità ai graffi.

Grazie alla sua leggerezza e adattabilità, il PP viene utilizzato in diversi settori, tra cui quello automobilistico, medico, tessile, edile, energetico e degli imballaggi. Tra i prodotti tipici realizzati in polipropilene vi sono le custodie per batterie, i paraurti, i rivestimenti dei parafanghi, le attrezzature mediche di laboratorio, i tappeti, le tubature, i rivestimenti isolanti, i rivestimenti, le tappezzerie e i materiali da imballaggio.

Polibutilene tereftalato (PBT)

Il polibutilene tereftalato (PBT) è un polimero termoplastico forte e rigido, apprezzato per le sue caratteristiche molto buone proprietà elettriche.

Il PBT è durevole, resistente al calore (fino a 150 °C) e offre una migliore resistenza agli urti e una temperatura di transizione vetrosa inferiore rispetto al PET, nonostante le loro strutture simili. Presenta inoltre una forte resistenza a solventi, oli, grassi e varie sostanze chimiche, garantendo al tempo stesso protezione dai raggi UV e dal cloro.

Tuttavia, il PBT può essere incline alla deformazione a causa di squilibri delle tensioni e del ritiro differenziale, in particolare nei pezzi grandi o complessi. È anche infiammabile, sebbene possa essere trattato con ritardanti di fiamma. PBT tende ad essere più costoso delle alternative come il polietilene (PE) o il polipropilene (PP).

Grazie alla sua affidabilità in ambienti ad alte prestazioniIl PBT è comunemente utilizzato nei circuiti elettrici, come alloggiamenti, connettori e scatole di fusibili. Nel settore automobilistico, il PBT si trova nei componenti del sistema di alimentazione, nelle bocchette di ventilazione, negli alloggiamenti degli specchietti, nelle ventole, nei connettori e nei sensori. La sua resistenza al cloro e ai raggi UV lo rende adatto anche per i tessuti dei costumi da bagno.

Polietilene tereftalato (PET o PETE)

Il PET è il plastica più utilizzata a livello globale, soprattutto per i contenitori di alimenti e bevande. È anche tra le plastiche più riciclate grazie a un processo di riciclaggio efficiente e scalabile. Il PET porta il codice di identificazione della resina 1.

Il PET è trasparente, fortee flessibile, con un elevato rapporto resistenza/peso-Il motivo per cui le bottiglie di plastica non si rompono in caso di caduta. Ha un bassissimo assorbimento dell’umidità, un’eccellente resistenza chimica e una lunga durata, che la rende ideale per l’imballaggio e lo stoccaggio.

Tuttavia, la PET presenta limitazioni quali scarsa tolleranza al calore, non biodegradabilità e suscettibilità all’ossidazione.

Tra le applicazioni del PET figurano bottiglie di plastica, contenitori per alimenti, custodie, borse, abbigliamento, componenti per elettrodomestici, pellicole antimicrobiche, filamenti per la stampa 3D, rivestimenti per bombole di gas e asciugamani in microfibra.

Cloruro di polivinile (PVC)

Il cloruro di polivinile, comunemente noto come PVC, è un polimero termoplastico, classificato come il più importante dei polimeri. terzo materiale plastico più utilizzatodopo il polipropilene (PP) e il polietilene tereftalato (PET). È identificato dal codice resina 3.

È naturalmente bianco e fragile. Il PVC esiste in due forme: rigido e flessibile. La forma flessibile è creata da aggiungendo plastificanti come gli ftalati. I vantaggi principali del PVC sono il basso costo, l’alta densità, l’eccellente resistenza agli urti, l’elevata resistenza alla trazione e la resistenza chimica, in particolare agli alcali.

Tuttavia, il PVC soffre di una scarsa tolleranza al calore e rilascia emissioni di fumi tossici quando viene fuso, rendendolo così difficile da riciclare e non biodegradabile.

PVC rigido è comunemente utilizzato in edilizia, per tubature, infissi, pavimenti e caschi di sicurezza. PVC flessibile è più diffuso e compare nei settori dell’idraulica, dell’isolamento elettrico e della guaina dei cavi. Altre applicazioni includono impermeabili, carte di credito, scarpe, biciclette, componenti di frigoriferi e prodotti gonfiabili, grazie alla sua resistenza e alla sua capacità di resistere alle intemperie. capacità di piegarsi per essere riposto in modo compatto.

Per riassumere

La scelta dei materiali giusti per i progetti di stampaggio a iniezione è non si tratta solo di soddisfare i requisiti tecnici, si tratta anche di allinearsi ai vincoli di produzione, ai fattori ambientali e alle aspettative di utilizzo finale. Ogni polimero offre un insieme unico di proprietà, dalla resistenza agli urti alla stabilità termica, dalla compatibilità chimica alla riciclabilità. E non dimentichiamo lo stampaggio a iniezione dei metalli, che aggiunge un ulteriore livello di complessità al processo di selezione dei materiali.

Che si tratti di scegliere l’ABS per i prodotti di consumo durevoli, il PET per gli imballaggi alimentari o il PPA per i componenti automobilistici ad alte prestazioni, una decisione ben informata può migliorare significativamente la qualità del prodotto, ridurre gli scarti e snellire la produzione..

Comprendendo le caratteristiche e i compromessi delle più comuni materie plastiche per lo stampaggio a iniezione, gli ingegneri e i professionisti dell’approvvigionamento possono fare scelte migliori che hanno un impatto diretto sul successo dei loro progetti e processi di produzione.

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