Selectarea Materialelor Inginerești pentru Injecție - Ghid Practic 2025

Introducere în selectarea materialelor

Selectarea materialelor plastice reprezintă una dintre cele mai importante etape în proiectarea procesului de injecție. Alegerea corectă a materialului determină nu doar proprietățile finale ale produsului, ci și parametrii tehnologici, costurile de producție precum și durabilitatea produsului finit. În industria modernă de prelucrare a plasticelor sunt disponibile zeci de grupuri diferite de materiale, fiecare oferind combinații unice de proprietăți mecanice, termice și chimice.

În acest ghid vom prezenta informații complete despre materialele pentru injecție, clasificarea lor, parametrii de prelucrare și criteriile de selecție. Indiferent dacă produceți ambalaje de consum, componente auto sau piese medicale precise, acest articol vă va furniza cunoștințele esențiale pentru a lua decizia optimă privind materialul.

Ce înseamnă selectarea materialelor de construcție?

Selectarea materialelor de construcție este un proces sistematic de analiză a cerințelor aplicației și potrivire a plasticului potrivit care să îndeplinească toate criteriile funcționale, economice și tehnologice. Acest proces implică înțelegerea atât a proprietăților materialului în sine, cât și a specificului procesului de injecție precum și a condițiilor de exploatare ale produsului finit.

Selectarea corectă a materialelor plastice ia în considerare o serie de factori: sarcini mecanice, interval de temperaturi de lucru, contact cu substanțe chimice, cerințe estetice, norme de ramură și aspecte economice. Materialele plastice inginerești moderne oferă un spectru larg de posibilități - de la materiale de masă ieftine la polimeri de înaltă specializare cu proprietăți excepționale.

Tipuri de materiale plastice pentru injecție

Pe piața de materiale pentru injecție sunt disponibile zeci de polimeri termoplastici diferiți. În practica industrială se utilizează cel mai frecvent 10-12 familii principale de plastice, care pot fi împărțite în trei categorii: standard, inginerești și de înaltă performanță. Fiecare categorie se remarcă prin nivel diferit al proprietăților mecanice, termice și preț.

Materiale plastice standard (PP, PE, PS)

Materialele plastice standard reprezintă aproximativ 70% din consumul global de plastice termoplastice în procesul de injecție. Se remarcă prin prelucrabilitate bună, preț scăzut și spectru larg de aplicații.

Polipropilenă (PP)

• Temperatura de prelucrare - 200-280°C, temperatură scăzută a matriței 20-80°C
• Proprietăți mecanice - rezistență bună la încovoiere, rezistență la oboseală
• Rezistență chimică - acizi, baze, solvenți organici
• Aplicații - ambalaje alimentare, piese auto, mobilier
• Preț orientativ - 1,2-1,8 EUR/kg

Polietilenă (PE-HD, PE-LD)

• Temperatura de prelucrare - 180-280°C, fluiditate foarte bună
• Proprietăți mecanice - elasticitate, rezistență la impact la temperaturi joase
• Rezistență chimică - rezistență excelentă la majoritatea chimicalelor
• Aplicații - recipiente, țevi, folii, rezervoare
• Preț orientativ - 1,0-1,6 EUR/kg

Polistiren (PS, HIPS)

• Temperatura de prelucrare - 180-260°C, prelucrare ușoară
• Proprietăți mecanice - rigiditate, transparență (PS), rezistență la impact (HIPS)
• Aplicații - ambalaje de unică folosință, carcase electronice, jucării
• Preț orientativ - 1,3-1,9 EUR/kg

Materiale plastice inginerești (ABS, PC, PA, POM)

Materialele plastice inginerești oferă proprietăți mecanice și termice mult superioare materialelor standard. Sunt utilizate în aplicații care necesită rezistență ridicată, stabilitate dimensională și rezistență la temperaturi ridicate.

Acrylonitril-butadien-stiren (ABS)

• Temperatura de prelucrare - 220-270°C, temperatură a matriței 50-80°C
• Proprietăți mecanice - rezistență excelentă la impact, rigiditate, calitate bună a suprafeței
• Temperatura de utilizare - până la 85°C sub sarcină continuă
• Aplicații - carcase de aparate, tablouri de bord, jucării LEGO
• Preț orientativ - 2,0-3,0 EUR/kg

Policarbonat (PC)

• Temperatura de prelucrare - 280-320°C, necesită uscare <0,02% umiditate
• Proprietăți mecanice - rezistență maximă la impact, transparență optică
• Temperatura de utilizare - până la 135°C sub sarcină continuă
• Aplicații - lentile, protecții, piese medicale
• Preț orientativ - 3,5-5,0 EUR/kg

Poliamidă (PA6, PA66)

• Temperatura de prelucrare - PA6: 230-280°C, PA66: 260-300°C
• Proprietăți mecanice - rezistență excelentă, rezistență la uzură
• Cerințe de uscare - critice <0,1% umiditate, higroscopicitate
• Aplicații - roți dințate, rulmenți, piese structurale auto
• Preț orientativ - 2,8-4,5 EUR/kg

Polioksimetilenă (POM, acetal)

• Temperatura de prelucrare - 190-230°C, fereastră îngustă de prelucrare
• Proprietăți mecanice - rigiditate ridicată, frecare scăzută, stabilitate dimensională
• Aplicații - piese precise, mecanisme ceasornice, încuietori
• Preț orientativ - 2,5-3,8 EUR/kg

Elastomeri termoplastici (TPE, TPU)

• Temperatura de prelucrare - 180-230°C, în funcție de duritate
• Proprietăți mecanice - elasticitate cauciucată, prelucrare multiplă
• Aplicații - mânere, garnituri, elemente soft-touch
• Preț orientativ - 3,0-8,0 EUR/kg

Materiale plastice de înaltă performanță (PEEK, PPS)

Materialele plastice de înaltă performanță reprezintă un grup de elită de polimeri cu proprietăți termice și mecanice excepționale. Sunt utilizate în cele mai exigente aplicații industriale, unde materialele standard nu îndeplinesc cerințele.

Polietereterketonă (PEEK)

• Temperatura de prelucrare - 360-400°C, necesită echipamente specializate
• Temperatura de utilizare - până la 250°C sub sarcină continuă
• Proprietăți mecanice - rezistență maximă în clasa sa
• Rezistență chimică - practic universală
• Aplicații - aviație, medicină, industria petrolieră
• Preț orientativ - 80-120 EUR/kg

Polifenilen sulfidă (PPS)

• Temperatura de procesare - 310-350°C
• Temperatura de utilizare - până la 200°C sub încărcare continuă
• Proprietăți mecanice - rigiditate, stabilitate dimensională
• Rezistență chimică - acizi, baze, solvenți
• Aplicații - componente sub capotă, piese electrice
• Preț orientativ - 12-25 EUR/kg

Parametri cheie de procesare

Parametrii corecți de procesareparametrii de procesare sunt esențiali pentru obținerea de piese de injecție de calitate superioară. Fiecare material necesită un set specific de setări ale mașinii de injecție.

1. Temperatura cilindrului (°C)

Temperatura cilindrului plastifiant trebuie adaptată la caracteristicile reologice ale materialului. O temperatură prea scăzută provoacă topire incompletă și tensiuni interne crescute. O temperatură prea ridicată duce la degradare termică a materialului.

Intervaluri tipice de temperatură:

• PP: 200-280°C
• ABS: 220-270°C
• PC: 280-320°C
• PA: 230-300°C
• PEEK: 360-400°C

2. Temperatura matriței (°C)

Temperatura matriței de injecție influențează calitatea suprafeței, stabilitatea dimensională și timpul de ciclu. Materialele amorfe (PC, ABS) necesită temperaturi mai ridicate ale matriței de 60-120°C pentru o calitate superioară a suprafeței. Materialele parțial cristaline (PP, PA, POM) au nevoie de răcire controlată pentru o cristalinitate optimă.

3. Presiune de injecție (MPa)

Presiunea de injecție trebuie să fie suficientă pentru a umple cavitatea matriței. Presiuni mai ridicate sunt necesare pentru pereți subțiri și căi lungi de curgere.

Valori tipice de presiune:

• PE: 70-120 MPa
• PP: 80-130 MPa
• ABS: 100-150 MPa
• PC: 120-180 MPa
• PA: 100-160 MPa

4. Viteză de injecție (mm/s)

Viteza de injecție influențează umplerea matriței și orientarea moleculară. Materialele sensibile la tăiere (PC, POM) necesită viteze moderate. Materialele cu vâscozitate scăzută (PP, PE) tolerează viteze ridicate. Tipic: 20-200 mm/s în funcție de geometrie și material.

5. Presiune de menținere (MPa)

Presiunea de menținere compensează contracția materialului în timpul solidificării. Ar trebui să fie de 40-80% din presiunea de injecție.

Materiale cu contracție ridicată:

• PP: 1,5-2%
• PA: 0,8-1,5%

Materiale cu contracție scăzută:

• PC: 0,5-0,7%
• ABS: 0,4-0,7%

6. Timp de răcire (s)

Timpul de răcire reprezintă 50-70% din timpul total de ciclu. Depinde de grosimea peretelui, temperatura matriței și proprietățile termice ale materialului. Formula orientativă: timp de răcire = (grosime perete)² x coeficient material.

Coeficienți materiali:

• PP: 2,5
• PC: 3,5
• PA: 3,0

7. Cerințe de uscare

Materialele higroscopice (PA, PC, PET, PBT) necesită uscare înainte de procesare. Uscarea incorectă provoacă defecte de hidroliză și degradarea proprietăților mecanice.

Parametri tipici de uscare:

• PA: 80°C timp de 4-6h până la <0,1% umiditate
• PC: 120°C timp de 3-4h până la <0,02% umiditate
• PET: 160°C timp de 4-6h până la <0,005% umiditate

Criterii de selecție a materialului

Selecția materialului plastic potrivit pentru injecțiematerialului plastic pentru injecție necesită o analiză sistematică a numeroși factori tehnici și economici.

1. Proprietăți mecanice

• Rezistență la întindere - PP: 25-40 MPa, ABS: 40-55 MPa, PA: 70-85 MPa, PEEK: 90-100 MPa
• Modul de elasticitate - rigiditatea materialului, de la 1000 MPa (PP) la 4000 MPa (PEEK)
• Rezistență la impact - rezistență la lovituri, critică pentru PC și ABS
• Rezistență la oboseală - importantă pentru piesele supuse la sarcini dinamice

2. Proprietăți termice

• HDT (temperatura de deformare sub sarcină) - temperatura maximă de lucru
• Coeficient de dilatare termică - stabilitate dimensională la temperaturi variabile
• Conductivitate termică - disiparea căldurii din piesă
• Inflamabilitate - clasificare UL94, cerințe V-0 pentru electronică

3. Rezistență chimică

• Mediu de lucru - contact cu uleiuri, combustibili, solvenți
• PP și PE - rezistență excelentă la majoritatea substanțelor chimice
• PA - sensibila acizi puternici și oxidanți
• PC - sensibila solvenți aromatici și baze
• PEEK și PPS - rezistență chimică practic universală

4. Cerințe sectoriale și certificate

• Contact cu alimente - FDA, EU 10/2011, certificate de migrație
• Aplicații medicale - USP Class VI, ISO 10993, biocompatibilitate
• Automotive - PPAP, IATF 16949, VDA
• Electronică - UL94, RoHS, REACH

5. Aspecte economice

• Preț materie primă - de la 1 EUR/kg (PE) la 120 EUR/kg (PEEK)
• Productivitate procesare - timp de ciclu, consum energetic
• Costuri matrițe - materialele abrazive necesită matrițe din oțel temperat
• TCO (Total Cost of Ownership) - costul total de proprietate pe ciclul de viață al produsului

Aplicații în industrie

Materialele pentru injecție se utilizează în practic toate ramurile industriei. Alegerea plasticului este strâns legată de specificul sectorului și cerințele produsului final.

Industria auto

Automotive este cel mai mare consumator de plastice inginerești.

Materiale utilizate:

• PP cu talc - parazăpezi, elemente interioare
• PA-GF - componente sub capotă până la 150°C
• ABS/PC - tablouri de bord
• POM - elemente de mecanisme
• PBT-GF - conectori electrici

Cerințe:

• Rezistență la temperaturi de -40 la +120°C
• Rezistență UV
• Conformitate cu IATF 16949

Industria medicală

Sectorul medical necesită materiale de puritate maximă și biocompatibilitate.

Plastice utilizate:

• PC - carcase echipamente medicale
• PP medical grade - seringi, ambalaje
• PEEK - implanturi, instrumente chirurgicale
• TPE - garnituri, elemente moi

Cerințe:

• Certificate FDA
• USP Class VI
• ISO 10993
• Posibilitate de sterilizare

Electronică și electrocasnice

Industria electronică utilizează în principal:

Materiale utilizate:

• ABS - carcase, elemente decorative
• PC - elemente transparente, lentile LED
• PA-GF - elemente structurale
• PBT - conectori, prize

Cerințe:

• Inflamabilitate V-0 conform UL94
• Conformitate RoHS și REACH
• ESD (materiale antistatice sau conductoare)

Ambalaje

Sectorul ambalajelor reprezintă peste 40% din consumul mondial de plastice.

Materiale utilizate:

• PP - ambalaje alimentare, dopuri
• PE-HD - recipiente, sticle
• PET - preforme, ambalaje transparente
• PS - ambalaje de unică folosință

Cerințe:

• Certificate de contact cu alimente
• Barieră
• Reciclabilitate

Industria aerospațială și de apărare

Cele mai exigente aplicații utilizează plastice de performanță înaltă:

Materiale utilizate:

• PEEK - elemente structurale, etanșări
• PPS - componente motor
• PI - izolații la temperaturi înalte

Cerințe:

• Rezistență la temperaturi până la 250°C
• Coeficient scăzut de frecare
• Rezistență la radiații

Compatibilitate cu mașinile Tederic

Mașinile de injecție Tederic sunt proiectate pentru procesarea unei game largi de plastice termoplastice. Sistemele moderne de comandă și unitățile precise de plastifiere asigură condiții optime pentru orice tip de material.

Configurarea cilindrului de plastifiere

• Șurub standard (L/D 22:1) - PP, PE, PS, ABS - aplicație universală
• Șurub barieră (L/D 24:1) - materiale inginerești PA, PC, POM
• Șurub cu amestecător - materiale plastice armate cu fibră de sticlă
• Vârfuri de șurub - vârfuri speciale pentru materiale sensibile la forfecare

Sistemul de termoreglare Tederic

• Zone de încălzire - 5 zone cu control individual ±1°C
• Profil termic - posibilitatea setării gradientului pentru fiecare material
• Monitorizare în timp real - senzori de temperatură ai topului la ieșirea duzei
• Alarme proces - detectare automată a devierilor de la parametrii setați

Precizie la injectare pentru materiale exigente

• Mașini de injectare electrice Tederic NEO - ideale pentru PC, PA, POM care necesită precizie ±0,1%
• Controlul presiunii de menținere - profile multistadiale pentru minimizarea tensiunilor
• Viteza de injectare - profile programabile de până la 500 mm/s
• Decompresie - reglabilă pentru materiale cu vâscozități diferite

Depozitarea și pregătirea materialelor

Depozitarea și pregătirea corectă a materialelor plastice au o importanță cheie pentru calitatea produsului final și eficiența procesului de injectare.

Condiții de depozitare a granulelor:

• Temperatura - 15-25°C, evita fluctuațiile de temperatură
• Umiditate relativă - <50% pentru materialele higroscopice
• Protecție UV - depozitare în ambalaje originale sau recipiente opace
• Curățenie - evitarea contaminărilor, prafului, contactului cu substanțe chimice
• Rotirea stocurilor - principiul FIFO (First In, First Out)

Proceduri de uscare a materialelor:

• PA (poliamidă) - 80°C timp de 4-6 ore, umiditate țintă <0,1%
• PC (policarbonat) - 120°C timp de 3-4 ore, umiditate țintă <0,02%
• PET (politereftalat) - 160°C timp de 4-6 ore, umiditate țintă <0,005%
• PBT - 120°C timp de 4 ore, umiditate țintă <0,04%
• ABS - 80°C timp de 2-4 ore (opțional, recomandat)

Tipuri de uscătoare:

• Uscătoare convective - de bază, pentru materiale nehigroscopice
• Uscătoare cu desicant (desiccant dryers) - obligatorii pentru PA, PC, PET
• Uscătoare cu vid - cele mai eficiente, timp de uscare mai scurt
• Sisteme centrale - pentru fabrici mari, distribuție automată

Controlul calității materiei prime:

• Măsurarea umidității - higrometru, analizatoare de umiditate (metoda gravimetrică cu uscător)
• Control MFI - indice de flux la topire (Melt Flow Index)
• Analiză vizuală - culoare, contaminări, aglomerări
• Documentație - certificate de material, numere de lot, date de expirare

Rezumat

Selectarea materialelor plastice reprezintă etapa fundamentală în proiectarea procesului de injectare, de la care depinde succesul întregii producții. Alegerea corectă a materialului influențează proprietățile produsului final, eficiența procesului, costurile de producție și satisfacția clientului final.

Concluzii cheie din ghid:

• Clasificarea materialelor - materiale plastice standard (PP, PE, PS), inginerești (ABS, PC, PA, POM) și high-performance (PEEK, PPS) diferă prin proprietăți și preț de până la 100 de ori
• Parametri de procesare - temperatura cilindrului de la 180°C (PE) la 400°C (PEEK) necesită control precis pentru fiecare material
• Cerințe de uscare - materialele higroscopice (PA, PC, PET) necesită uscare obligatorie până la umiditate <0,1% înainte de procesare
• Criterii de selecție - proprietăți mecanice, termice, chimice, certificate de ramură și aspecte economice trebuie analizate complex
• Compatibilitate mașini - mașinile de injectare moderne Tederic oferă configurabilitate completă pentru toate tipurile de materiale plastice termoplastice
• Depozitarea materialelor - condițiile de depozitare și procedurile de pregătire influențează direct calitatea finală
• Ramuri specializate - automotive, medical și aviație necesită materiale certificate și control strict al calității

Alegerea corectă a materialului reprezintă o investiție în calitate, eficiență și competitivitate. Analiza sistematică a cerințelor aplicației și înțelegerea detaliată a proprietăților materialelor plastice disponibile permit evitarea erorilor costisitoare și maximizarea valorii produsului final.

Dacă ai nevoie de suport în selecția materialelor sau cauți o mașină de injectare adaptată cerințelor specifice de procesare, contactează experții TEDESolutions. Ca partener autorizat Tederic, oferim consultanță tehnică completă, selecția configurației optime a mașinii și traininguri privind procesarea diferitelor tipuri de materiale plastice.

Vezi și articolele noastre despre mașini de injectare, optimizarea ciclului de producție și identificarea defectelor de injectare.