Stampaggio a iniezione di polistirene, o stampaggio a iniezione di PS, è una tecnica di produzione comune ed è famosa per la sua capacità di creare grandi volumi di componenti identici a una velocità elevata. Il polistirene è un termoplastico molto adatto. Perché è economico, facilmente modellabile e ha numerose applicazioni in vari settori. Questo articolo aiuterà a spiegare le procedure seguite nello stampaggio a iniezione di polistirene insieme ad aree quali il materiale utilizzato, le linee guida di progettazione, i dettagli dei parametri di lavorazione e i pro e i contro di questo metodo.

Cos'è lo stampaggio in polistirene?

Lo stampaggio del polistirolo è una delle tecniche di formatura polistirolo, un polimero termoplastico con numerose applicazioni. Ciò si ottiene solitamente tramite i processi di stampaggio a iniezione. Qui il polistirene fuso viene iniettato in una cavità dello stampo per formare forme complicate con elevata precisione. Lo stampaggio a iniezione del polistirene è popolare in molti settori perché il materiale è economico e relativamente facile da lavorare. Oltre a questo, ha proprietà molto desiderate come rigidità e chiarezza. Il processo è coerente e intensivo, il che lo rende appropriato per la produzione di massa.

Perché il polistirene è così comunemente utilizzato?

L'uso diffuso del polistirene può essere attribuito a diversi fattori. Come;

1. Efficacia dei costi: Il PS è economico da produrre e i costi di produzione sono notevolmente bassi quando si arriva a grandi dimensioni.
2. Versatilità: Può essere facilmente modellato in diverse forme. Quindi, è applicabile in product nudge, ovvero lattine e altri beni di consumo durevoli.
3. Chiarezza e rigidità: PS produce una finitura chiara, brillante e lucida. Questa finitura è rigida ma anche molto leggera.
4. Facilità di elaborazione: Ha un basso punto di fusione e buone caratteristiche di flusso. Quindi, questo gli consente di essere lavorato facilmente nello stampaggio a iniezione.
5. Riciclabilità: Il PS può essere riciclato, promuovendo così un sistema di produzione sostenibile.

Proprietà del polistirene (PS)

Nella tabella seguente sono illustrate le diverse proprietà del polistirene.

 

Proprietà	Polistirene per uso generale (GPPS)	Polistirene ad alto impatto (HIPS)
Densità	1,04 – 1,06 g/cm³	1,03 – 1,06 g/cm³
Resistenza alla trazione	30 – 60 MPa	15 – 35 MPa
Resistenza alla flessione	70 – 110 MPa	25 – 55 MPa
Resistenza all'impatto (Izod intagliato)	20 – 35 J/m	150 – 300 J/m
Allungamento a rottura	1 – 2%	30 – 50%
Punto di fusione	Temperatura di esercizio: 210°C – 250°C	Temperatura di cottura: 200°C – 230°C
Restringimento	0.4 – 0.7%	0.3 – 0.8%
Assorbimento d'acqua (24 ore)	0.03%	0.03%
Trasparenza	Trasparente	Opaco
Applicazioni	Imballaggio, posate monouso	Ricambi per auto, giocattoli

Processo passo dopo passo dello stampaggio a iniezione di polistirene (stampaggio a iniezione PS)

Lo stampaggio a iniezione con polistirene è una procedura standard di produzione in serie di parti di dettaglio realizzate con il materiale del corpo in polistirene (PS). Comprende alcune fasi critiche. Ciò può includere la preparazione del materiale, la fusione del materiale e lo scarico finale della parte. Ecco una spiegazione dettagliata di ogni fase del processo di stampaggio a iniezione di polistirene:

1. Preparazione del materiale

Questo passaggio è composto principalmente da sottoprocessi. Quindi discutiamoli tutti brevemente.

1. Selezione delle materie prime: Scegliamo granuli o pellet di polistirene a seconda del prodotto finale. Questo può includere, ad esempio, polistirene per prodotti trasparenti (GPPS) o polistirene ad alto impatto (HIPS) per prodotti che subiscono forti impatti.
2. Essiccazione: In genere, il polistirene non tende ad assorbire acqua. Ma per un'umidità elevata, il materiale richiede solo una mini-essiccazione per evitare difetti di umidità nel processo di stampaggio. Se necessario, il materiale viene essiccato per rimuovere l'umidità dal materiale.

2. Fusione del polistirolo

Allo stesso modo, questa fase coinvolge anche alcuni sottoprocessi, vale a dire;

1. Caricamento tramoggia: Qui asciughiamo i pellet, che a loro volta vengono alimentati tramite una tramoggia nella macchina per stampaggio a iniezione. Sopra l'alimentatore c'è la tramoggia che fornisce il materiale al cilindro della macchina.
2. Riscaldamento e fusione: È dotato di serpentine riscaldanti per fondere il polistirene fino al suo stato ammorbidito, cioè circa 200°C - 250°C. La vite lì ruota e spinge il materiale in avanti e allo stesso tempo mescola e fonde il polimero in modo uniforme.

3. Fase di iniezione

Questa fase può includere i seguenti processi;

1. Iniezione: Dopodiché il polistirene deve subire la seconda fase. Qui si scioglie e si mescola uniformemente e diventa omogeneo. Quindi la vite si sposta rapidamente in avanti e preme la fusione nella cavità dello stampo. La pressione assicura che il polistirene fuso riempia la cavità dello stampo fin nei minimi dettagli. Quindi, può facilmente ottenere la rispettiva forma del pezzo.
2. Riempimento dello stampo: Lo stampo è costituito da due metà, che sono la metà centrale dello stampo e la metà della cavità. Quindi queste due metà devono essere premute strettamente insieme. Il polistirene fuso viene quindi iniettato nella cavità fino ai limiti dello stampo. Questa progettazione indica che i cancelli, i canali e le prese d'aria devono essere progettati correttamente. Quindi, possono consentire un riempimento e un flusso uniformi del polimero fuso.

4. Raffreddamento e solidificazione

Ecco i processi principali:

1. Fase di raffreddamento: Una volta riempita la cavità dello stampo con il materiale, questo deve raffreddarsi e solidificarsi. Manteniamo la temperatura utilizzando un refrigerante, ovvero canali d'acqua. In questo modo, il polistirene si raffredda rapidamente.
2. Solidificazione: Quando il polistirene si raffredda, cambia il suo stato fisico da fuso a solido e assume la forma dello stampo. Il tempo di raffreddamento è importante perché influisce sulla geometria e sulla finitura superficiale del prodotto finale.

5. Rimozione della parte stampata

1. Apertura dello stampo: Quando il pezzo si è raffreddato e solidificato a sufficienza, le due metà dello stampo (nucleo e cavità) si separano effettivamente.
2. Espulsione: I perni o le piastre del nucleo vengono utilizzati per forzare l'espulsione della parte finita dalla cavità dello stampo. Si deve prestare particolare attenzione a far sì che la parte venga espulsa senza rovinarsi in un modo o nell'altro.

6. Post-elaborazione

1. Rifinitura e rifinitura: È bloccato e dopo l'espulsione presenta del materiale extra come sprue o canali di colata che solitamente viene rasato. Questo può essere fatto manualmente o tramite l'uso di attrezzature automatizzate.
2. Ispezione e controllo qualità: Le parti stampate vengono ispezionate per rilevare eventuali segni di leggera deformazione, segni di cedimento visibili attraverso la pelle o aree riempite in modo improprio. Il controllo qualità garantisce che ciascuna delle parti ricevute sia conforme allo standard necessario per completare l'intero prodotto.

7. Riciclaggio degli scarti

1. Riaffilatura: Eventuali resti del materiale risultanti dalla rifilatura, o eventuali parti difettose, possono essere frantumati e utilizzati in una fusione. Possono anche essere mescolati con pellet di polistirene puro per riutilizzare i processi di stampaggio, quindi c'è poco spreco di materiale.

Linee guida per la progettazione dello stampaggio a iniezione di polistirene

La progettazione per lo stampaggio a iniezione di polistirene richiede attenzione ai dettagli per garantire qualità e funzionalità: quindi, concentratevi sulle seguenti linee guida;

• Spessore della parete: Dovrebbe sempre esserci uno spessore standard delle pareti. In questo modo si può evitare la deformazione o l'affondamento della struttura. Qualsiasi valore compreso tra 2 e 4 mm sarebbe sufficiente, ma lo spessore finale è a discrezione del produttore.
• Angoli di sformo: Per una rapida rimozione dei pezzi dallo stampo, gli angoli di sformo devono essere compresi tra 1 e 2°.
• Costole e bossoli: Dovresti aggiungere delle nervature per supportare le sezioni sottili e predisporre la posizione dei boss dove devono essere montate le viti. In questo modo, puoi garantire che abbiano anche supporto.
• Raggi degli angoli: Utilizzare ampi raggi di angoli nella parte di design. In questo modo, le drastiche variazioni del materiale possono essere ridotte al minimo nel design.
• Posizione del cancello: Posizionare i gate di posizione nella parte più larga o più spessa del prodotto. In questo modo si può garantire che lo stampo venga riempito fino all'orlo e ridurre al minimo il restringimento.

Caratteristiche del materiale in polistirene e confronto con altri materiali

Ecco la tabella dettagliata che fornisce un confronto dettagliato tra polistirene e altri materiali, tra cui PP, PE, ABS, ecc., puoi andare a come scegliere il migliore materiali per stampaggio a iniezione pagina per conoscere altri materiali plastici.

 

Proprietà	Polistirene (PS)	Polipropilene (PP)	Polietilene (PE)	addominali
Densità (g/cm³)	1.04 – 1.06	0.90 – 0.91	0.91 – 0.96	1.03 – 1.06
Punto di fusione (°C)	240	160 – 170	130 – 145	220 – 230
Resistenza alla trazione (MPa)	40 – 60	25 – 35	20 – 30	40 – 50
Resistenza all'impatto	Basso	Alto	Medio	Alto
Costo	Basso	Basso	Basso	Medio

Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo del polistirene

Vantaggi:

Ecco alcuni dei vantaggi:

1. Conveniente e facilmente reperibile.
2. Massima chiarezza per attività completamente trasparenti.
3. Non è complesso e richiede poco tempo per elaborare grandi quantità di energia.
4. È leggero e ha una buona classe di stabilità dimensionale.
5. Si tratta di un tipo di materiale riciclabile che può essere inserito in un cestino ecologico.

Svantaggi:

Allo stesso modo, ecco i limiti o gli svantaggi del polistirene.

1. Scarsa resistenza agli urti e piuttosto vulnerabile alle crepe.
2. Non è resistente al calore. Quindi, diventa morbido a temperature elevate.
3. La resistenza ai raggi UV è bassa e si scolorisce facilmente.
4. Si tratta di un materiale fragile e si frattura facilmente sotto pressione.
5. Non è biodegradabile e quindi rappresenta una minaccia per l'ambiente se smaltito o non riciclato.

Precauzioni per lo stampaggio a iniezione di PS:

Ecco quindi le precauzioni per lo stampaggio a iniezione di PS:

• Essiccazione: Assicurarsi che il PS sia privo di umidità per evitare contaminazioni da umidità.
• Controllo della temperatura: È inoltre importante mantenere una temperatura di lavorazione costante per evitare la degradazione del materiale.
• Progettazione dello stampo: Durante la progettazione della struttura, incorporare gli angoli giusti sulla bozza. Oltre a questo, prendere una buona disposizione su come ventilare l'edificio per evitare imperfezioni.
• Espulsione: A causa del problema della forza di deformazione della parte, è necessario applicare una quantità corretta di forza di espulsione.
• Tempo di raffreddamento: La deformazione e il restringimento sono influenzati dal tempo che il componente impiega per raffreddarsi. Quindi, bisogna trovare un buon equilibrio per garantire che non influisca sulla parte.

Temperatura di lavorazione del polistirene nello stampaggio a iniezione

La temperatura utilizzata nello stampaggio a iniezione è solitamente compresa tra 200 e 250 °C per la lavorazione del polistirene. Aiuta il corretto flusso dei materiali ed evita di degradare il materiale a un livello non gestibile. Se la temperatura del polistirene è troppo bassa, il materiale potrebbe non fondersi correttamente. Quindi, lo stampo potrebbe non essere riempito in modo ottimale, con conseguenti difetti come colpi corti o parti riempite in modo insufficiente.

D'altro canto, quando la temperatura è alta il materiale tende a rompersi e a perdere il suo colore e le proprietà meccaniche, oltre a emettere gas velenosi. La temperatura di stampaggio è ben regolata per consentire al materiale di fluire bene nella cavità. Quindi, riproduce il design della parte e fornisce prodotti di alta qualità.

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Conclusione

Stampaggio a iniezione di polistirene è un processo di produzione relativamente efficiente e dal prezzo ragionevole. Si applica a molti prodotti. Oltre a questo, lo stampaggio PS al suo meglio fornisce buone parti con un alto grado di chiarezza e rigidità con una progettazione e lavorazione dello stampo adeguate. Tuttavia, presenta alcuni pregiudizi come la bassa resistenza all'impatto e la stabilità termica del materiale. Utilizzando le linee guida di progettazione, è possibile utilizzare proficuamente il processo di stampaggio a iniezione di polistirene.

Domande frequenti

D1. Qual è l'intervallo di temperatura del polistirene?

La temperatura di lavorazione del polistirene rientra normalmente tra i 200°C e i 250°C.

D2. Perché il polistirene viene utilizzato nello stampaggio a iniezione?

Viene utilizzato principalmente perché è economico e facile da lavorare. Perché fornisce rigidità e chiarezza migliorata.

D3. Quali sono i principali punti deboli del polistirene come materiale?

Lo svantaggio principale è che ha un basso indice di rimbalzo. Quindi, non può resistere al calore ed è molto fragile.

D4. Il polistirene può essere riciclato?

Certamente, il polistirene Yes! può essere riciclato, il che significa che la produzione di un tale prodotto può essere considerata un processo ecologico.

D5. Qual è l'utilizzo più diffuso del polistirene?

Viene utilizzato negli imballaggi, nei beni di consumo, nei materiali isolanti, nelle applicazioni mediche, nei componenti automobilistici e altro ancora.