Unter den vielen industriellen Thermoplasten hat PVC (Polyvinylchlorid) die Gunst zahlreicher Hersteller aufgrund seiner breiten Anwendungspalette, seiner hervorragenden Leistung und seines niedrigen Spritzgusskosten. Von Rohren und medizinischen Geräten bis hin zu Kabeln und Gebäudewandpaneelen ist PVC allgegenwärtig.
Um der enormen Marktnachfrage nach PVC-Produkten gerecht zu werden, suchen Hersteller ständig nach ausgefeilteren und effizienteren Produktionsmethoden. Ein solches Verfahren ist das PVC-Spritzgießen, eine Technik, bei der Temperatur und Druck präzise gesteuert werden, um PVC-Material in Formen zu spritzen und so Teile in verschiedenen Formen und Größen herzustellen. Dieses Verfahren nutzt die nicht hygroskopischen und chemikalienbeständigen Eigenschaften von PVC voll aus und führt zu Produkten, die nicht nur eine hervorragende Leistung aufweisen, sondern auch eine hohe Kosteneffizienz bieten.
Wenn Sie erwägen, die PVC-Spritzgusstechnologie bei Ihrem nächsten Projekt einzusetzen, lesen Sie bitte weiter, um mehr über das PVC-Spritzgussverfahren zu erfahren.
Was ist PVC?
PVC oder Polyvinylchlorid ist ein Polymer, das durch Polymerisation von Vinylchloridmonomeren (VCM) durch einen radikalischen Polymerisationsmechanismus unter Einwirkung spezifischer Initiatoren (wie Peroxide und Azoverbindungen) oder äußerer Bedingungen (wie Licht und Wärme) entsteht ). Aufgrund seiner hervorragenden Leistung und seines breiten Anwendungsspektrums ist PVC zum dritthäufigsten synthetischen Kunststoffpolymer weltweit geworden.
Die Kommerzialisierung von PVC begann im 20. Jahrhundert mit der ersten Großserienproduktion durch das amerikanische Reifenunternehmen BF Goodrich. PVC gibt es in zwei Hauptformen: starr und flexibel. Hart-PVC kann weiter in weichmacherfreie (PVC-U) und modifizierte (PVC-M) Typen unterteilt werden.
Spritzgegossenes Hart-PVC wird aufgrund seiner hohen Dichte, hervorragenden Steifigkeit, flammhemmenden Eigenschaften und hervorragenden Schlagfestigkeit häufig im Baugewerbe, in der Industrie und in anderen Bereichen eingesetzt. Beispielsweise wird in der Bauindustrie häufig Hart-PVC zur Herstellung von Bauteilen wie Türen, Fenstern, Rohren und Maschinengehäusen verwendet.
Im Vergleich zu Hart-PVC ist spritzgegossenes flexibles PVC für seine Flexibilität und Anpassbarkeit bekannt. Durch die Zugabe unterschiedlicher Arten und Mengen von Weichmachern lässt sich die Weichheit und Elastizität von Weich-PVC präzise steuern. Dieses Material findet umfangreiche Anwendungen in der Medizin-, Automobil- und Gartenindustrie.
Eigenschaften von PVC-Kunststoffen
PVC ist ein amorphes weißes Pulverpolymer mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von 77 bis 90 °C und beginnt sich bei etwa 170 °C zu zersetzen, was zu Instabilität gegenüber Licht und Hitze führt. Wenn PVC hohen Temperaturen über 100 °C oder längerer Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird, zersetzt es sich und setzt Chlorwasserstoff frei, der den Zersetzungsprozess weiter beschleunigt, was zu Farbveränderungen und einem schnellen Rückgang der physikalischen und mechanischen Eigenschaften führt.
Trotz seiner relativ geringen Zugfestigkeit und Wärmebeständigkeit ist PVC aufgrund seiner Vielseitigkeit und anderer hervorragender Eigenschaften eine ideale Wahl für das Spritzgießen. PVC weist eine hohe Schlagzähigkeit auf, lässt sich leicht formen und besitzt eine relativ geringe Steifigkeit und eine gute chemische Beständigkeit. Diese Eigenschaften machen PVC zu einem wirtschaftlichen und recycelbaren Material, das umweltfreundlich ist.
Die folgende Tabelle enthält typische physikalische, mechanische, elektrische, verarbeitungstechnische, optische und thermische Eigenschaften von spritzgegossenem PVC.
| Physikalische Eigenschaften | Signaldichte | 1.16 - 1.65 g / cm³ |
| Partikelgröße | 63.0 - 250 µm | |
| Dicke | 3000 - 12000 Mikrometer | |
| Schmelz Fluss | 3.50 – 54.0 g/10 Min | |
| Mechanische Eigenschaften | Härte | 100 - 111 |
| Zugfestigkeit, ultimativ | 14.3 - 55.2 MPa | |
| Bruchdehnung | 2.00 - 330% | |
| Elastizitätsmodul | 1.82 – 7.03 GPa | |
| Biegemodul | 0.220 – 6.43 GPa | |
| Elektrische Eigenschaften | Elektrischer widerstand | 2.00e+14 – 1.00e+16 Ohm-cm |
| Dielektrizitätskonstante | 2.98 - 8.00 | |
| Optische Eigenschaften | Glanz | 5.00 - 60.0% |
| Dunst | 4.00 - 8.00% | |
| Verarbeitungseigenschaften | Schmelztemperatur | 177 - 216 ° C |
| Verarbeitungstemperatur | 150 - 221 ° C | |
| Düsentemperatur | 180 - 185 ° C | |
| Thermische Eigenschaften | Durchbiegungstemperatur | 41.1 - 88.9 ° C |
| Sprödigkeitstemperatur | -28.0 - 15.0 ° C. | |
| Vicat-Erweichungspunkt | 51.0 - 98.9 ° C |
Tabelle 1: Eigenschaften von PVC
Kann PVC spritzgegossen werden?
Ja, PVC kann spritzgegossen werden. Als Thermoplast verfügt PVC über hervorragende Verarbeitungsmöglichkeiten. Während SpritzgießenDabei wird PVC-Material bei hohen Temperaturen geschmolzen und dann in Formen gespritzt, um nach dem Abkühlen die gewünschten Kunststoffprodukte herzustellen. Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung von Kunststoffprodukten verschiedener komplexer Formen und Größen.
Beim PVC-Spritzgießen ist normalerweise keine Trocknung erforderlich, da die Schmelztemperatur zwischen 185 und 205 °C und die Formtemperatur zwischen 20 und 50 °C liegt. Wenn die Temperatur während des Erhitzungsprozesses nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird, kann sich PVC außerdem zersetzen und schädliche Gase freisetzen, was eine präzise Temperaturkontrolle beim PVC-Spritzgießen von entscheidender Bedeutung macht.
PVC ist ein stark nachgefragtes Material und BOYI verfügt über umfassende Kenntnisse und Erfahrung im PVC-Spritzguss. BOYI kann maßgeschneiderte PVC-Spritzgusslösungen anbieten, die auf die Kundenanforderungen zugeschnitten sind, und Kunden bei der Durchführung verschiedener PVC-Spritzgussprojekte unterstützen.
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Vorteile des PVC-Spritzgusses
Im Folgenden erhalten Sie einen guten Überblick über die wesentlichen Vorteile des PVC-Spritzgusses.
Kostengünstig
PVC (Polyvinylchlorid) hat relativ niedrige Produktionskosten und ist damit im Vergleich zu Spezialkunststoffen und Polymermischungen wirtschaftlicher. Seine weit verbreitete Verwendung hat zu einer gut entwickelten Lieferkette geführt und macht es mit geringen Mindestbestellmengen (MOQs) leicht zugänglich, was besonders für kleine und mittlere Unternehmen von Vorteil ist.
Chemische Resistenz
PVC weist eine ausgezeichnete chemische Stabilität auf und widersteht der Korrosion durch viele Säuren, Basen, Salze, Fette und Alkohole. Während PVC bei Temperaturen über 60 °C eine geringe Toleranz gegenüber stark konzentrierten Säuren aufweist, behält es seine Leistung und sein Aussehen in verschiedenen chemischen Umgebungen.
Elektrischer Isolator
PVC verfügt über eine hohe Spannungsfestigkeit, was bedeutet, dass es hohen Spannungen ohne dielektrischen Durchschlag standhalten kann. In Kombination mit seinen flammhemmenden und wasserdichten Eigenschaften ist PVC ein unverzichtbares Isoliermaterial für elektrische und elektronische Geräte, das beispielsweise in Gerätegehäusen und Kabelummantelungen eingesetzt wird.
Gute Verarbeitbarkeit
PVC weist beim Spritzgießen hervorragende Fließ- und Fülleigenschaften auf und füllt problemlos komplexe Formhohlräume, um komplizierte, hochpräzise Produkte herzustellen. Seine geringe Schrumpfrate trägt zur Aufrechterhaltung der Dimensionsstabilität bei und gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität.
Umweltfreundlich und recycelbar
PVC ist recycelbar und kann bei richtiger Verarbeitung zur Herstellung neuer Produkte wiederverwendet werden, wodurch die Umweltbelastung verringert wird. Es ist jedoch wichtig, PVC sorgfältig zu handhaben und zu recyceln, um die Freisetzung schädlicher Substanzen zu verringern, was entsprechende Umweltschutzmaßnahmen erforderlich macht.
Ästhetische Attraktivität
PVC kann mit Pigmenten und Additiven modifiziert werden, um seine Farbe und sein Aussehen zu verändern, wodurch es für verschiedene Anwendungen und Designanforderungen geeignet ist. PVC-Spritzgussteile haben glatte Oberflächen, die leicht zu reinigen sind und ihre Ästhetik über die Zeit behalten.
Haltbarkeit und Festigkeit
PVC-Spritzgussteile zeichnen sich typischerweise durch eine hohe Haltbarkeit und Festigkeit aus und widerstehen alltäglicher Abnutzung. Durch die Anpassung der Formulierungs- und Verarbeitungsbedingungen können die physikalischen Eigenschaften von PVC-Spritzgussteilen wie Härte und Zähigkeit weiter optimiert werden, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
Nachteil des PVC-Spritzgusses
Obwohl PVC viele Vorteile hat, sind auch einige Nachteile zu berücksichtigen.
Schlechte thermische Stabilität
PVC zersetzt sich bei hohen Temperaturen leicht. Beim Erhitzen beginnen sich die instabilen Chloratome im PVC abzulösen, wodurch schädliche Substanzen wie Chlorwasserstoff (HCl) entstehen. Um die thermische Stabilität von PVC zu verbessern, werden bei der Verarbeitung üblicherweise Hitzestabilisatoren wie basische Bleisalze und Metallseifen zugesetzt.
Niedrige Wärmeverformungstemperatur
Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur von PVC ist relativ niedrig und liegt je nach Rezeptur und Verarbeitungsbedingungen im Allgemeinen zwischen 55 °C und 85 °C. Das bedeutet, dass sich PVC-Produkte bei hohen Temperaturen leicht verformen können, was ihre Leistung beeinträchtigt.
Kraftverlust
Bei Weich-PVC verschlechtern sich die Materialeigenschaften im Laufe der Zeit oder wenn es widrigen Bedingungen wie UV-Licht und hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Obwohl Hart-PVC eine bessere UV-Beständigkeit aufweist, kann es bei längerer Sonneneinstrahlung auch zerfallen.
Hohe Anschaffungskosten
Das PVC-Spritzgießen erfordert erhebliche Vorlaufkosten für die Herstellung kundenspezifischer Formen. Die Kosten für Formen können zwischen 1,500 und über 100,000 US-Dollar liegen. Diese Kosten können sich jedoch über die Produktion einer großen Anzahl von Teilen amortisieren. Wenn hohe Stückzahlen an Gleichteilen zu erwarten sind, kann das PVC-Spritzgießen eine kostengünstige Produktionsmethode sein.
BOYI bietet sowohl Aluminium- als auch Stahlformen zur Bearbeitung an. Stahlformen haben eine lange Lebensdauer, können viele Male wiederverwendet und in manchen Fällen repariert werden. Für weitere Informationen lesen Sie bitte diesen Artikel über die Unterschiede zwischen Aluminium- und Stahlformen: Aluminium vs. Stahlformen.
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Anwendungen des PVC-Spritzgusses
PVC (Polyvinylchlorid) ist ein weit verbreitetes Material mit Anwendungen in zahlreichen Branchen.
- Komponenten abdichten
- Sitzverkleidungsteile
- Konto-Dashboard
- Verschlüsse für Getränke- und Lebensmittelflaschen
- Drahtspulen (oder Drahttrommeln)
- PVC-Rohre und Formstücke
- PVC-Fensterprofile
- Medizinischer Schlauch
- Gehäuse der TV-Fernbedienung
- Entwässerungsrohre
PVC-Spritzgussverfahren
Der PVC-Spritzgussprozess ist ein präzises und anspruchsvolles Verfahren. PVC als Thermoplast kann sich bei Überhitzung oder übermäßiger Scherung zersetzen und schädliche Substanzen produzieren. Um qualitativ hochwertige PVC-Spritzgussprodukte zu erhalten, finden Sie hier eine umfassende Anleitung zum PVC-Spritzgussprozess.
Formen- und Angussdesign
Um den Formzyklus zu optimieren, sollte der Anschnitt so kurz wie möglich sein und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es wird empfohlen, eine konische Düse mit einem Durchmesser von 6 mm und einem Innenwinkel von 5 Grad zu verwenden, die mit einem Kaltschlackenschacht ausgestattet ist, um zu verhindern, dass schlecht geschmolzenes Material in den Hohlraum gelangt. Der Entformungswinkel der Form sollte zwischen 0.5° und 1° liegen, um eine ausreichende Entlüftung der Form zu gewährleisten. Übliche Entlüftungsgrößen sind 0.03–0.05 mm tief und 6 mm breit oder ein Abstand von 0.03–0.05 mm um jeden Auswerferstift. Aus Gründen der Haltbarkeit sollte die Form aus Edelstahl oder hartverchromt sein.
PVC-Trocknung
PVC muss vor dem Spritzgießen getrocknet werden, um eventuelle Feuchtigkeitsspuren zu entfernen. Es wird empfohlen, 75–90 Stunden lang bei 1.5–2.5 °C zu trocknen, um den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Produktqualität zu minimieren.
Verhältnis von Schraubenlänge zu Durchmesser (L/D)
Das L/D-Verhältnis ist das Verhältnis der Schraubenlänge zu ihrem Außendurchmesser bzw. Nenndurchmesser. Im Allgemeinen ist ein Schnecken-L/D-Verhältnis von 20:1 optimal, mit einem Kompressionsverhältnis zwischen 1:1.6 und 1:1.2, um einen guten Schmelzfluss und eine gute Produktqualität zu erreichen.
Schraubenkissen
Das zwischen der Schneckenspitze und dem Zylinder verbleibende PVC-Polster, nachdem der Formhohlraum vollständig gefüllt ist, sollte basierend auf dem Modell der Spritzgießmaschine und den Anforderungen des spritzgegossenen Produkts angepasst werden, im Allgemeinen im Bereich von 2–3 mm.
Gegendruck
Der Gegendruck ist ein wichtiger Parameter beim PVC-Spritzgießen, um die Qualität der PVC-Schmelze zu kontrollieren und Überhitzung und Zersetzung zu verhindern. Der Wert sollte bei etwa 1 MPa liegen. Zu hoher Gegendruck erzeugt zu große Scherkräfte, was zu einer Überhitzung und Zersetzung des PVC führt. Während der Plastifizierung sollte eine mehrstufige Gegendruckregelung eingesetzt werden, um das Risiko von Scherkräften und thermischer Zersetzung zu minimieren.
Schneckendrehzahl
Die Schneckengeschwindigkeit sollte abhängig vom Schneckendurchmesser und der Leistung der Spritzgießmaschine angepasst werden. Bei Schrauben mit einem Durchmesser von weniger als 60 mm sollte die Drehzahl 50–70 U/min betragen; Bei Schrauben mit einem Durchmesser von mehr als 70 mm sollte die Drehzahl auf 20–50 U/min geregelt werden.
Fasstemperatur
Die Zylindertemperatur ist ein entscheidender Faktor, der den Fluss der PVC-Schmelze und die Produktqualität beeinflusst. Es wird empfohlen, die Temperaturen für die Einzugszone, die hintere Zone, die mittlere Zone und die vordere Zone auf 30–60 °C, 160–180 °C, 150–170 °C bzw. 140–160 °C einzustellen. Diese Temperaturen dienen nur als Referenz und sollten entsprechend den tatsächlichen Bedingungen der Maschine und der Materialien angepasst werden, wobei möglicherweise der empfohlene Bereich überschritten wird.
Formtemperatur
Die Formtemperatur sollte entsprechend der Größe, Form und Leistungsanforderungen des Produkts angepasst werden. Es wird empfohlen, die Wassertemperatur auf 70–100 °F einzustellen, wobei die Temperatur auf der Ejektorseite 10–20 °F niedriger ist.
Einspritzgeschwindigkeit
Die Einspritzgeschwindigkeit sollte langsam sein, um eine Zersetzung des PVC zu vermeiden, und dann für die Produktion in großem Maßstab erhöht werden. Bei der Herstellung extrem glatter dickwandiger Produkte mit UPVC sollte eine mehrstufige Einspritzgeschwindigkeit verwendet werden. Wenn hellbraune Streifen vom Anguss ausgehen, deutet dies darauf hin, dass die Einspritzgeschwindigkeit zu hoch ist.
Einspritzdruck
Der Einspritzdruck hängt von der Größe, Form und Größe der Angussöffnung des Produkts ab. Generell wird empfohlen, den Einspritzdruck auf 80–120 MPa (800–1200 bar) einzustellen.
Stilllegung
Aufgrund der geringen thermischen Stabilität von PVC ist der Abschaltvorgang von entscheidender Bedeutung. Vor dem Abschalten sollte das Fass gründlich gereinigt werden, um zu verhindern, dass sich Rest-PVC bei hohen Temperaturen zersetzt. Für die Reinigung können auch andere Thermoplaste mit hoher thermischer Stabilität und ohne negative Reaktionen mit PVC verwendet werden, beispielsweise PMMA, PP, LDPE oder GPPS. Mischen Sie keine Materialien wie POM und UPVC im selben Zylinder, da dies zu chemischen Reaktionen führen kann, die die Maschine beschädigen.
Wenn Sie diesen Leitfaden zum PVC-Spritzgussprozess befolgen, können Sie hochwertige PVC-Spritzgussprodukte herstellen, die den Spezifikationen entsprechen. Allerdings können spezifische Parameter und Einstellungen je nach Maschine, Material und Produkt variieren, daher sollten Anpassungen auf der Grundlage der tatsächlichen Bedingungen vorgenommen werden.
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FAQ
PVC (Polyvinylchlorid) lässt sich unter geeigneten Bedingungen leicht formen, erfordert jedoch die richtige Temperatur, den richtigen Druck und die richtige Formgestaltung, um eine erfolgreiche Formung zu gewährleisten.
Drei Nachteile von Polyvinylchlorid (PVC): PVC weist eine schlechte Hitzestabilität auf, wodurch es bei hohen Temperaturen anfällig für Verformungen ist. Im Laufe der Zeit wandern Weichmacher und beeinträchtigen die Eigenschaften. Darüber hinaus weist flexibles PVC im Vergleich zu starrem PVC eine geringere chemische Beständigkeit auf.
Katalogführer: Leitfaden zum Spritzgießen
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
