Les matériaux de moulage par injection sont très variés et jouent un rôle crucial dans les produits plastiques. Les clients me demandent souvent comment choisir les matériaux de moulage par injection pour les boîtiers en plastique. C'est pourquoi, à la demande de nos clients, nous vous présentons un guide de sélection des matériaux de moulage par injection, abordant deux aspects : les types de matériaux et les principes de sélection, pour votre référence.
I. Types de matériaux de moulage par injection
1. Plastiques courants :
Polyéthylène (PE) : Divisé en polyéthylène haute densité (PEHD), polyéthylène basse densité (PEBD) et polyéthylène basse densité linéaire (PEBDL). Il possède une bonne résistance aux basses températures, une stabilité chimique et une isolation électrique. Il offre de bonnes performances de traitement et un faible coût. Il est souvent utilisé dans la fabrication de divers produits plastiques, y compris les films, les tuyaux et les récipients, tels que les sacs en plastique et les bouteilles que l'on trouve dans les supermarchés.
Le polypropylène (PP) est un plastique cristallin, incolore, inodore et non toxique. Il possède une haute résistance à la chaleur et peut être bouilli et stérilisé à 100°C. Il offre une bonne fluidité, d'excellentes performances de moulage, une limite d'élasticité élevée et de bonnes performances électriques, mais il présente une faible sécurité incendie et une mauvaise résistance aux intempéries. Il est largement utilisé dans diverses applications, notamment les pièces automobiles, les boîtiers d'appareils électroménagers et les articles de consommation courante, tels que les pièces intérieures automobiles et la vaisselle en plastique.
Le polystyrène (PS) est un polymère amorphe, un matériau granulaire incolore et transparent avec une haute transmittance lumineuse, un fort pouvoir colorant et une dureté élevée. Cependant, le produit est fragile, sujet à la fissuration par contrainte interne et présente une mauvaise résistance à la chaleur. Il est principalement utilisé dans la fabrication de produits d'emballage, de fournitures médicales jetables, de jouets, de composants électriques, etc., tels que les boîtiers électriques et les plastiques expansés.
Le polychlorure de vinyle (PVC) présente une bonne résistance à la corrosion chimique, une ignifugation et une isolation électrique. Cependant, sa stabilité thermique est faible, nécessitant l'ajout de stabilisants pendant le traitement. Il peut être divisé en PVC rigide et PVC souple. Le PVC rigide est souvent utilisé dans la fabrication de tuyaux, de profilés de portes et fenêtres, etc., et le PVC souple est souvent utilisé dans la fabrication de gaines de fils et câbles, de films, de cuir artificiel, etc.
2. Plastiques techniques :
Le Nylon (PA), également connu sous le nom de polyamide, présente un degré de cristallinité élevé. Il possède une résistance mécanique élevée et une bonne ténacité, ainsi qu'une forte résistance à la traction et à la compression. Sa résistance à la fatigue est remarquable. Il est résistant à l'usure, à la corrosion, à la chaleur, non toxique et offre d'excellentes performances électriques. Cependant, il a une faible résistance à la lumière, est sujet à l'absorption d'eau et n'est pas résistant aux acides. Il est largement utilisé dans divers domaines, notamment l'automobile, la mécanique et l'électronique, pour des applications telles que les pièces de moteur automobile, les engrenages, les roulements, etc.
Le polycarbonate (PC), communément appelé « verre pare-balles », est non toxique, inodore, insipide, transparent et inflammable, mais peut s'auto-éteindre une fois retiré du feu. Il possède une ténacité et une dureté exceptionnelles. Parmi tous les matériaux thermoplastiques, il présente la meilleure résistance aux chocs, une excellente résistance au fluage, une bonne stabilité dimensionnelle, une grande précision de moulage et une bonne résistance à la chaleur. Il est souvent utilisé dans la fabrication de couvercles de lampes automobiles, de portes et fenêtres de bâtiments, de lentilles optiques, de boîtiers électroniques et électriques, etc.
Le Polyoxyméthylène (POM), également connu sous le nom de résine acétal, possède une structure hautement cristalline et d'excellentes propriétés mécaniques. Il présente un module d'élasticité élevé, une rigidité et une dureté de surface importantes, un faible coefficient de frottement, ainsi qu'une excellente résistance à l'usure et des propriétés autolubrifiantes. Il est juste derrière le nylon en termes de performances, mais plus abordable. Il offre une bonne résistance aux solvants, mais n'est pas résistant aux acides forts, aux alcalis forts et aux oxydants. Il est souvent utilisé dans la fabrication de pièces mécaniques telles que les engrenages, les roulements, les glissières et les vannes.
Le copolymère d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) est synthétisé à partir de trois monomères : l'acrylonitrile, le butadiène et le styrène. Il possède une résistance mécanique élevée et de bonnes propriétés globales de « fermeté, ténacité et rigidité ». Il est facile à transformer et présente des dimensions stables. Il possède de bonnes propriétés physico-mécaniques globales. Il est largement utilisé dans diverses industries, notamment l'automobile, les pièces moulées par injection pour boîtiers de petits appareils électroménagers, l'électronique et les jouets, comme les coques automobiles et les boîtiers d'appareils électroménagers.
3. Plastiques spéciaux :
Polyétheréthercétone (PEEK) : Il présente une résistance thermique, une résistance à la corrosion chimique, une résistance mécanique et une résistance à l'usure exceptionnellement élevées. Sa température de service à long terme peut atteindre 260°C et il peut être utilisé dans des environnements difficiles. Il est souvent employé dans des domaines tels que l'aérospatiale, les dispositifs médicaux et l'électronique, par exemple pour les pièces d'avion, les articulations artificielles et les connecteurs électroniques.
Le sulfure de polyphénylène (PPS) présente une excellente résistance aux hautes températures, une résistance à la corrosion chimique, une ignifugation et des propriétés mécaniques, ce qui le rend adapté à une utilisation prolongée dans des environnements à haute température supérieurs à 200°C. Il est principalement utilisé dans la fabrication de pièces de moteur automobile, de composants électroniques et électriques, de tuyauteries chimiques, etc.
Le polytétrafluoroéthylène (PTFE), communément appelé « le roi des plastiques », possède un coefficient de frottement extrêmement faible, une excellente résistance à la corrosion chimique, une résistance aux hautes températures et une isolation électrique, et est presque insoluble dans tous les solvants. Il est souvent utilisé dans la fabrication de joints, de roulements, de tuyaux, de vannes, etc., comme le revêtement des poêles antiadhésives et le revêtement intérieur des pipelines chimiques.
4. Élastomères thermoplastiques :
Polyuréthane thermoplastique (TPU) : Il possède une bonne élasticité, une excellente résistance à l'usure, à l'huile et aux intempéries, et peut être utilisé dans une plage de températures allant de -40°C à 120°C. Il est largement employé dans des secteurs variés, notamment les matériaux de chaussures, les tuyaux, les films et les pièces automobiles, comme les semelles de chaussures de sport et les conduites de carburant automobiles.
Copolymère séquencé styrène-butadiène-styrène (SBS) : Il possède une bonne élasticité et une bonne aptitude au traitement, et peut être mélangé et modifié avec divers plastiques. Il est souvent utilisé dans la fabrication de produits en caoutchouc, d'adhésifs, de matériaux imperméables, etc.
Vulcanisat thermoplastique (TPV) : C'est un élastomère thermoplastique vulcanisé dynamiquement qui présente une excellente élasticité, résistance à l'usure, au vieillissement et à l'huile, et qui est recyclable. Il est fréquemment utilisé dans divers domaines, y compris les pièces automobiles, les joints de bâtiment, les fils et les câbles.
II. Principes de sélection des matériaux de moulage par injection :
1. Exigences de performance du produit :
(1) Propriétés mécaniques :
Résistance : En fonction du scénario d'utilisation du produit et des conditions de contrainte, choisissez des matériaux dotés d'une résistance à la traction, à la flexion, à la compression, etc., suffisantes. Par exemple, pour les pièces structurelles soumises à des forces externes importantes, telles que les pièces automobiles et les pièces mécaniques, il est nécessaire de sélectionner des matériaux à haute résistance comme le nylon (PA) et le polycarbonate (PC) ; tandis que pour certains produits de première nécessité ayant de faibles exigences de résistance, comme les récipients en plastique, des matériaux ordinaires comme le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP) peuvent répondre aux besoins.
Ténacité : Si le produit est susceptible d'être soumis à des forces externes telles que des impacts et des collisions lors de son utilisation, alors la ténacité du matériau est essentielle. Les matériaux dotés d'une bonne ténacité peuvent absorber l'énergie et réduire la casse et les dommages du produit. Par exemple, le copolymère d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) possède une bonne ténacité et est souvent employé dans la fabrication de produits tels que les boîtiers électriques et les jouets.
Dureté : Pour certains produits qui nécessitent une résistance à l'usure et aux rayures, tels que les engrenages et les rails de guidage, la dureté du matériau est un facteur clé. Le polyoxyméthylène (POM) présente une dureté élevée et une bonne résistance à l'usure et est souvent utilisé pour fabriquer ces pièces.
(2) Propriétés thermiques :
Résistance à la chaleur : Si le produit est utilisé dans un environnement à haute température ou doit subir un traitement à haute température (tel que le thermoformage, le soudage, etc.) pendant le processus de production, le matériau doit alors posséder une bonne résistance à la chaleur. Par exemple, pour les pièces situées autour du moteur automobile, il est nécessaire de sélectionner des matériaux capables de supporter des températures élevées, tels que le sulfure de polyphénylène (PPS) et la polyétheréthercétone (PEEK). À l'inverse, pour les produits utilisés dans des environnements à basse température, comme les pièces d'équipements de réfrigération, il convient de choisir des matériaux ayant une bonne résistance aux basses températures, tel que le polyéthylène.
Température de déflexion sous charge (HDT) : La température à laquelle un matériau se déforme sous une charge spécifique est également un indicateur essentiel pour la sélection des matériaux. Plus la température de déflexion sous charge est élevée, meilleure est la stabilité dimensionnelle du matériau à des températures élevées. Pour certains produits nécessitant une grande précision dimensionnelle, tels que les boîtiers d'instruments de précision, il est nécessaire de choisir des matériaux ayant une HDT plus élevée.
(3) Propriétés électriques :
Si le produit est utilisé dans les domaines électrique et électronique, il est nécessaire de prendre en compte les propriétés électriques du matériau, telles que l'isolation électrique et la conductivité. Par exemple, pour les matériaux utilisés dans la fabrication de la couche isolante des fils et câbles, une isolation électrique extrêmement élevée est requise. Les matériaux couramment utilisés incluent le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène et d'autres matériaux similaires. Pour les pièces nécessitant une conductivité électrique, comme les fiches de mise à la terre pour équipements électroniques, des matériaux à bonne conductivité, tels que les plastiques renforcés de fibres de carbone, sont choisis.
(4) Résistance à la corrosion chimique :
1. Si le produit entre en contact avec diverses substances chimiques telles que des acides, des alcalis, des solvants organiques, etc., le matériau doit alors présenter une bonne résistance à la corrosion chimique. Par exemple, pour des produits comme les tuyaux et les vannes utilisés dans l'industrie chimique, il est nécessaire de choisir des matériaux à forte résistance à la corrosion, tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
2. Exigences d'apparence du produit :
Brillance de surface : Certains produits ont des exigences élevées en matière de brillance de surface, comme les emballages cosmétiques haut de gamme moulés par injection et les boîtiers de produits électroniques. La brillance de surface d'un matériau est liée à des facteurs tels que sa structure moléculaire et ses additifs. Lors du choix, il doit être pris en compte en fonction des exigences du produit.
Exigences de transparence élevée :
(1)Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) :Communément appelé plexiglas, il présente une transparence exceptionnellement élevée, de bonnes propriétés optiques, une dureté et une brillance de surface élevées. Il peut être utilisé pour fabriquer des produits tels que des lentilles optiques, des couvercles transparents et des présentoirs.
(2)Polystyrène (PS) :C'est un plastique transparent avec une transmission lumineuse élevée, un fort pouvoir colorant et une dureté élevée. Cependant, le produit est cassant et sujet à la fissuration due aux contraintes internes. Il est souvent utilisé dans la fabrication de vaisselle jetable, de contenants d'emballage, de jouets, etc.
(3) PET :Le matériau, à savoir le polyéthylène téréphtalate (PET), est un polyester thermoplastique qui fait partie des matériaux recyclables. La pollution de l'environnement peut être réduite par le recyclage et la réutilisation. Chengbang, la filiale de notre groupe Shibang, utilise ce matériau pour l'exportation vers l'Europe et l'Amérique. Grâce à ses caractéristiques de protection de l'environnement, de transparence et autres, il est très apprécié de tous et largement utilisé dans l'industrie de l'emballage cosmétique.
Exigence de couleurs spécifiques ou d'harmonisation des couleurs :
(1)ABS :Diverses couleurs peuvent être ajustées par l'ajout de pigments, et le matériau présente une bonne stabilité des couleurs, ne se décolorant pas facilement. Il convient aux produits ayant des exigences élevées en matière de couleur, tels que les boîtiers d'appareils électroménagers et les jouets.
(2) Polypropylène (PP) :Il peut également être teinté, mais la vivacité et la stabilité de la couleur sont relativement faibles. Cependant, son coût est bas et il peut être utilisé pour des produits dont les exigences en matière de couleur ne sont pas particulièrement élevées.
3. Aptitude au traitement :
Fluidité : La fluidité du matériau affecte directement l'effet de remplissage et la qualité du moulage dans le processus de moulage par injection. Les matériaux avec une bonne fluidité peuvent plus facilement remplir la cavité du moule et réduire l'apparition de défauts de moulage par injection. Par exemple, le polypropylène (PP) présente une bonne fluidité et est souvent utilisé pour fabriquer des produits aux formes complexes et aux parois minces. En revanche, la fluidité du polycarbonate est relativement faible, et une pression et une température plus élevées sont requises lors du moulage par injection.
Taux de retrait : Les matériaux se rétractent après le moulage par injection. L'ampleur du taux de retrait affecte directement la précision dimensionnelle du produit. Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de sélectionner un matériau avec un taux de retrait approprié en fonction des exigences de précision dimensionnelle du produit. Généralement, les plastiques cristallins ont un taux de retrait significatif, tels que le polyéthylène et le polypropylène ; tandis que les plastiques amorphes ont un faible taux de retrait, tels que l'ABS et le PC.
Exigence de séchage : Certains matériaux doivent être séchés avant le moulage par injection pour éliminer l'humidité et les substances volatiles ; sinon, cela affectera la qualité du produit. Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de prendre en compte les conditions et le temps de séchage du matériau, ainsi que des facteurs tels que le coût de l'équipement de séchage.
Cycle de moulage : Le cycle de moulage désigne le temps nécessaire pour fabriquer un produit. Il influence directement l'efficacité et le coût de production. Le choix d'un matériau avec un cycle de moulage court peut améliorer l'efficacité de la production et réduire les coûts de fabrication. Par exemple, certains matériaux élastomères thermoplastiques (TPE) ont un cycle de moulage court et conviennent aux produits fabriqués en grandes séries.
4. Facteurs de coût :
Prix des matériaux : Les prix des différents matériaux de moulage par injection varient considérablement. Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de sélectionner un matériau dont le prix est approprié en fonction du budget du produit et de son positionnement sur le marché. D'une manière générale, les prix des plastiques courants sont bas, comme le polyéthylène et le polypropylène ; tandis que les prix des plastiques techniques et des plastiques spéciaux sont élevés, comme le polycarbonate et le polyétheréthercétone.
Coût de transformation : Le coût de transformation des matériaux comprend la consommation d'énergie des équipements de moulage par injection, l'usure des moules, les coûts de main-d'œuvre, etc. Certains matériaux peuvent nécessiter une pression et une température de moulage par injection plus élevées, ou des structures de moules spéciales, ce qui augmentera les coûts de transformation. Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive le prix et le coût de transformation du matériau afin de sélectionner celui présentant le coût total le plus bas.
Coût du moule : Différents matériaux ont des exigences différentes pour les moules. Certains matériaux peuvent nécessiter l'utilisation d'aciers à moules spéciaux ou de procédés de traitement de surface pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion du moule. Cela augmentera le coût du moule. Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de prendre en compte l'impact du coût du moule sur le prix total.
5. Durabilité :
Écocompatibilité : À mesure que la sensibilisation à l'environnement progresse, de plus en plus d'entreprises et de consommateurs accordent de l'attention à la performance environnementale des produits. Lors de la sélection des matériaux de moulage par injection, il est essentiel d'opter pour des options respectueuses de l'environnement, telles que les plastiques dégradables et recyclés, afin de minimiser l'impact environnemental.
Renouvelabilité : Certains matériaux sont fabriqués à partir de ressources renouvelables, comme les plastiques biosourcés. Ces matériaux sont à la fois d'origine renouvelable et durables, s'alignant sur les tendances de développement futures. Lors du choix des matériaux, les matériaux renouvelables peuvent être envisagés pour améliorer la performance environnementale et la durabilité des produits.
6. Autres facteurs :
Durée de vie du produit : Si le produit doit être utilisé pendant une longue période, il est nécessaire de choisir des matériaux présentant une bonne durabilité et stabilité afin de garantir que les performances et la qualité du produit ne se dégraderont pas pendant sa durée de vie.
Sécurité des produits : Pour certains produits en contact direct avec le corps humain, tels que les emballages alimentaires et les dispositifs médicaux, la sécurité des matériaux est cruciale. Il est nécessaire de sélectionner des matériaux conformes aux normes et réglementations de sécurité pertinentes, tels que les plastiques de qualité alimentaire et les plastiques de qualité médicale.
Stabilité de l'approvisionnement en matériaux : Lors du choix d'un matériau, il est nécessaire de prendre en compte la stabilité et la fiabilité de son approvisionnement afin d'assurer la continuité de la production. La sélection de matériaux avec un large canal d'approvisionnement et un approvisionnement stable peut aider à prévenir les interruptions de production dues à des pénuries de matériaux.
Si vous avez encore des questions concernant le choix des matériaux après avoir lu le contenu ci-dessus, n'hésitez pas à nous contacter. Notre usine de moulage par injection Shibang est établie depuis plus de 20 ans. Nous disposons d'une équipe d'ingénieurs professionnels qui élabore des solutions de moulage par injection adaptées à votre projet.
Worldbound Group place la fabrication intelligente et la fabrication de précision au cœur de ses activités et est un groupe d'entreprises de fabrication intelligente intégrant la conception, la fabrication de moules, le moulage par injection, l'électronique, l'assemblage et les services. Le groupe Worldbound compte huit usines de fabrication situées à Dongguan, Guangzhou, Shenzhen et au Vietnam ; deux centres de R&D sont répartis à Shanghai et Hong Kong. Il dispose d'un atelier de fabrication de moules de précision, d'un atelier de production par moulage par injection et d'un atelier de traitement de surface sans poussière. Il possède des centaines d'équipements de fabrication de pointe tels que des machines CNC, des ateliers d'électroérosion miroir, diverses lignes de production de moulage par injection de grande et moyenne taille, des lignes de production de moulage sous pression et de moulage par soufflage de précision, des lignes de production de revêtement par pulvérisation cathodique sous vide d'aluminium respectueuses de l'environnement, des lignes de production de pulvérisation entièrement automatiques, ainsi que des lignes de production de collage, de montage SMT et de collage intelligent de puces COB. Les principaux produits sont les moules, les jouets, les accessoires électriques, les accessoires pour dispositifs médicaux, les accessoires pour appareils électroménagers, les produits électroniques, les petits appareils électroménagers et les articles pour animaux de compagnie. Il fournit aux marques haut de gamme un ensemble complet de solutions intégrant la conception de produits, la fabrication de moules de précision, le moulage par injection, l'assemblage et le service après-vente.
