Stampaggio a iniezione di PEEK: differenze chiave rispetto alle materie plastiche tradizionali

Il Peek è riconosciuto a livello mondiale come uno dei materiali termoplastici più performanti. È ampiamente utilizzato in settori che richiedono prestazioni estremamente elevate, come l'industria dei dispositivi medici, aerospaziale, automobilistica e l'industria elettronica ed elettrica.

In questi settori sono numerosi i componenti in PEEK che devono essere prodotti in serie, come gli alloggiamenti dei sensori attorno ai motori delle automobili, i connettori di precisione negli apparecchi elettronici, i piccoli componenti strutturali nelle apparecchiature mediche, ecc. Questi componenti possono essere prodotti in modo efficiente tramite stampaggio a iniezione di PEEK.

Tuttavia, lo stampaggio a iniezione di PEEK non solo richiede requisiti più elevati per le attrezzature e i materiali dello stampo, ma richiede anche un controllo di processo più rigoroso. Se il Peek viene lavorato con lo stesso processo della plastica tradizionale, può facilmente portare a un calo della qualità e influire sulle prestazioni finali del prodotto.

Pertanto, in questo articolo condivideremo l'esperienza dello stampaggio a iniezione di PEEK, analizzando i seguenti 8 aspetti e le sue differenze rispetto al tradizionale stampaggio a iniezione di plastica. Per un'analisi più accurata, si consiglia di consultare un esperto prima di iniziare il progetto.

1. Macchina per stampaggio a iniezione PEEK

Poiché il PEEK possiede caratteristiche quali la resistenza alle alte temperature e all'usura, il suo punto di fusione può raggiungere i 343 °C, mentre la temperatura di lavorazione effettiva deve essere compresa tra i 340 e i 400 °C. Una temperatura di lavorazione così elevata è di gran lunga superiore a quella delle materie plastiche comuni, e le comuni macchine per stampaggio a iniezione difficilmente possono resistere a temperature così elevate, pertanto è necessaria una macchina per stampaggio a iniezione specifica per alte temperature.

Inoltre, è preferibile utilizzare un design a doppia vite, che può mescolare e agitare la plastica in modo più completo, facendo sì che il PEEK si sciolga in modo più uniforme ad alte temperature.

Il design a doppia vite contribuisce inoltre a rimuovere l'umidità e le sostanze volatili dalla plastica e offre un'elevata capacità di trasporto, consentendo di iniettare la plastica fusa nello stampo a una velocità maggiore, migliorando l'efficienza produttiva. È importante notare che, per prolungarne la durata, si consiglia di utilizzare una vite in lega resistente all'usura.

Quindi, solitamente il rapporto L/D è compreso tra 18:1 e 24:1, in modo che la plastica abbia un tempo di residenza e una distanza di miscelazione nella vite sufficientemente lunghi, assicurando una plastificazione completa e una miscelazione uniforme.

2. Progettazione dello stampo PEEK

Esistono anche differenze tra gli stampi in PEEK e quelli tradizionali. Il punto di iniezione per il PEEK deve essere più grande, solitamente progettato per essere pari a 2/3 dello spessore massimo della parete del prodotto, con un diametro di almeno 6 mm, per garantire una buona capacità di riempimento dello stampo.

Come per l' sistema di raffreddamentoGli stampi in PEEK richiedono un raffreddamento a spirale, con temperatura dello stampo controllata a 40-60 °C, e la differenza di temperatura non deve superare i 3 °C, altrimenti è probabile che si verifichino deformazioni e deformazioni. Le materie plastiche comuni non sono così rigide.

3. Pretrattamento del materiale PEEK

Poiché il PEEK ha un assorbimento di umidità relativamente elevato, deve essere essiccato in un apposito essiccatoio a 150-180 °C per 3-4 ore prima della lavorazione, per garantire che il contenuto di umidità sia ≤0.02% (standard ASTM D6287). Se l'essiccazione non è sufficientemente accurata, i pezzi stampati finali potrebbero presentare difetti evidenti come striature argentate e bolle.

Al contrario, le plastiche comuni come l'ABS solitamente necessitano solo di essere essiccate a 80-100 °C per due ore.

4. Velocità di iniezione e pressione di mantenimento

Poiché il PEEK è estremamente sensibile alle fluttuazioni dei parametri di processo, la velocità di iniezione e la pressione di mantenimento devono essere controllate con precisione. Ad esempio, si raccomanda di mantenere la velocità di iniezione tra 30 e 80 mm/s e di impostare la pressione di mantenimento al 60-80% della pressione di iniezione. Le materie plastiche comuni presentano una tolleranza maggiore; le velocità di iniezione possono persino superare i 100 mm/s.

5. Requisiti di temperatura per lo stampaggio a iniezione PEEK

Innanzitutto, il punto di fusione del PEEK è di circa 343 °C e la temperatura del cilindro deve raggiungere una temperatura compresa tra 340 °C e 400 °C. Solo entro questo intervallo di temperatura il PEEK può fondersi completamente, formare una massa fusa uniforme e riempire più facilmente l'intero stampo, garantendo così l'integrità e la precisione dimensionale del prodotto. Al contrario, le materie plastiche comuni come PP o PE richiedono in genere una temperatura del cilindro di soli 160-280 °C.

In secondo luogo, nella parte dell'ugello, il PEEK richiede un anello riscaldante completamente chiuso, con controllo indipendente della temperatura, che deve essere mantenuta a circa 380-400 °C, per evitare che il fuso si solidifichi nell'ugello. Le materie plastiche comuni non sono così particolari; la temperatura dell'ugello può anche essere leggermente inferiore a quella del cilindro, e non è necessario alcun isolamento aggiuntivo.

L'ultimo requisito di temperatura è la temperatura dello stampo. Gli stampi in PEEK devono essere riscaldati a 150-200 °C per raggiungere la cristallinità ideale, mentre le temperature degli stampi in plastica standard si attestano generalmente tra 30 e 80 °C. Se la temperatura dello stampo non è sufficiente, il pezzo stampato in PEEK tende a sviluppare una struttura amorfa, con conseguente riduzione delle prestazioni.

6. Difetti di stampaggio PEEK

Durante la lavorazione, il PEEK presenterà alcuni difetti peculiari. Ad esempio, se l'ugello non è dotato di funzione di retrazione, si formeranno punti freddi; se il contenuto di umidità non è adeguato, compariranno striature argentate; e potrebbero formarsi punti neri dovuti a residui ad alta temperatura. Questi problemi sono relativamente rari nelle materie plastiche comuni.

7. Post-trattamento PEEK

Per eliminare le tensioni interne dei componenti in PEEK, i componenti complessi necessitano generalmente di un trattamento di ricottura a 200-220 °C per 2-4 ore dopo lo stampaggio. Le materie plastiche comuni non necessitano sostanzialmente di ricottura; al massimo, vengono eseguite sbavature o trattamenti a spruzzo.

Perché componenti complessi? Perché i componenti complessi solitamente presentano pareti più spesse, forme irregolari o punti di connessione multipli, che li rendono più soggetti a generare sollecitazioni interne durante lo stampaggio a iniezione.

Inoltre, i requisiti di precisione dimensionale e di prestazioni meccaniche delle parti complesse sono solitamente più elevati, quindi è necessario eliminare le sollecitazioni interne per garantire che la qualità delle parti soddisfi i requisiti.

8. Costo e ciclo di produzione del PEEK

Infine, parliamo di costi e ciclo di produzione. Il prezzo della materia prima PEEK è molto elevato, decine di volte superiore a quello delle plastiche comuni. Attualmente, il prezzo di mercato del PEEK si aggira tra 500,000 e 1.2 milioni di RMB a tonnellata. Al contrario, le plastiche comuni come il PP costano solo tra 10,000 e 20,000 RMB a tonnellata.

Inoltre, le attrezzature per stampaggio a iniezione ad alta temperatura sono 2-3 volte più costose delle attrezzature ordinarie.

In termini di ciclo produttivo, il PEEK si raffredda lentamente. Ogni millimetro di spessore di parete può richiedere 20-60 secondi di raffreddamento, mentre le plastiche comuni di solito ne richiedono solo 5-15.

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