È noto che le proprietà della resina pura di alcuni polimeri non sono molto eccellenti e nella maggior parte dei casi non possono essere utilizzati direttamente. Devono essere modificati per soddisfare i requisiti dei prodotti. Quando parliamo di plastica modificata, cosa è stato modificato esattamente? Quali proprietà possono essere modificate, come densità, trasparenza, durezza, lavorabilità, resistenza e tenacità? In questo articolo approfondiremo le otto principali direzioni della modificazione della plastica e l’impatto rivoluzionario della plastica modificata negli elettrodomestici.
Sommario:
Qual è la modifica della plastica?
Otto direzioni principali della modificazione plastica
Il potenziale infinito delle plastiche modificate negli elettrodomestici
Sei principali tendenze nelle plastiche modificate per gli elettrodomestici
Qual è la modifica della plastica?
In poche parole, la modifica della plastica consiste nel modificare le proprietà originali della plastica attraverso metodi fisici, chimici e di altro tipo, per aumentare o migliorare le loro proprietà originali, rendendole più adatte ai prodotti finali.
Otto direzioni principali della modificazione plastica
Quando si tratta di modifica, quali proprietà dei materiali vengono generalmente modificate nella plastica modificata? In sintesi, ci sono circa otto tipi:
Densità
La modifica della densità della plastica può essere divisa in due tipi: una consiste nel ridurre la densità della plastica e l'altra consiste nell'aumentare la densità della plastica, a seconda della scelta dell'applicazione finale. Qui presentiamo principalmente i metodi per ridurre la densità della plastica.
Riduzione della densità della plastica: secondo la formula del liceo M=ρV, ciò significa che quando la densità del materiale viene ridotta, anche la massa diminuirà, presupponendo che il volume originale del prodotto rimanga invariato. Questo è comunemente usato nell'alleggerimento di applicazioni finali come le automobili. I metodi comuni per ridurre la densità della plastica includono l'aggiunta di riempitivi o resine leggeri, ma la riduzione della densità è relativamente piccola; un altro metodo è la tecnologia della schiuma, che ha una gamma più ampia di riduzione del peso ma è leggermente più difficile.
Trasparenza
Per quanto riguarda la trasparenza della plastica, si tratta generalmente di sfruttare la relazione tra cristallinità e trasparenza. La trasparenza della plastica è legata alla cristallinità dei prodotti. Controllando le diverse forme strutturali dei prodotti, è possibile migliorarne la trasparenza.
Per misurare la trasparenza di un materiale è necessario considerare numerosi indicatori di prestazione. Gli indicatori comunemente utilizzati includono: trasmissione luminosa, foschia, indice di rifrazione, birifrangenza e dispersione. Un buon materiale trasparente richiede che questi indicatori di prestazione siano eccellenti ed equilibrati.
I metodi comuni per modificare la forma cristallina includono:
- Controllo della qualità della cristallizzazione, come il controllo della forma cristallina, del contenuto di sferulite, della dimensione dei cristalli e della regolarità dei cristalli.
- Aumento dell'indice di rifrazione, principalmente mediante l'aggiunta di sostanze organiche o inorganiche ad alto indice di rifrazione che non influiscono sulla trasparenza.
- Riduzione della birifrangenza, che può essere ottenuta controllando l'orientamento durante la lavorazione, ovvero riducendo il grado di orientamento per ridurre la birifrangenza.
- Aggiunta di sostanze per migliorare la trasparenza della plastica, che si riferisce al metodo di aggiunta di piccole sostanze molecolari alle resine trasparenti per migliorarne la trasparenza. Questo metodo può aumentare la trasmissione della luce e l'indice di rifrazione e ridurre la birifrangenza.
- Aggiunta di agenti nucleanti, che è il metodo più efficace per aumentare la trasmissione luminosa delle resine trasparenti. Gli agenti nucleanti sono piccole sostanze molecolari che possono favorire la cristallizzazione. Agiscono come siti di nucleazione nella resina, cambiando la nucleazione omogenea in nucleazione eterogenea, aumentando il numero di nuclei nel sistema cristallino, aumentando il numero di microcristalli, riducendo il numero di sferuliti, affinando così la dimensione dei cristalli e migliorando la trasparenza della resina .
- Aggiunta di sostanze inorganiche ad alto indice di rifrazione
- Aggiunta di sostanze in grado di ridurre la birifrangenza
- Aggiunta di agenti antiappannanti
Durezza e flessibilità
Durezza
Cambiare la durezza della plastica comporta la modifica sia della durezza superficiale che della durezza complessiva, generalmente aggiungendo additivi duri alla plastica, solitamente riempitivi inorganici rigidi.
Durezza superficiale: Ciò migliora solo la durezza superficiale dei prodotti in plastica, mentre la durezza interna rimane invariata. È un metodo a basso costo utilizzato principalmente per materiali decorativi e necessità quotidiane. I metodi principali includono rivestimento, placcatura e trattamento superficiale.
Durezza complessiva: Ciò si ottiene solitamente miscelando la plastica, ovvero mescolando resina a bassa durezza con resina ad alta durezza per migliorare la durezza complessiva.
Le resine di miscelazione comunemente utilizzate includono: PS, PMMA, ABS e MF. Le resine che necessitano principalmente di modifiche includono i tipi PE, PA, PTFE e PP.
Flessibilità
La flessibilità viene generalmente modificata aggiungendo plastificanti. La funzione principale dei plastificanti è quella di migliorare la lavorabilità della resina, ovvero abbassare la temperatura di lavorazione e migliorare la fluidità della lavorazione. Tuttavia, la loro aggiunta alle relative resine può anche conferire flessibilità ai prodotti. Le resine adatte per il miglioramento della flessibilità con plastificanti includono: PVC, PVDC, CPE, SBS, PA, ABS, PVA e polietere clorurato.
Processabilità
Il miglioramento della lavorabilità della plastica comporta generalmente: l’aumento della temperatura di decomposizione termica della resina; abbassare la temperatura di fusione della resina; migliorare la fluidità del processo della resina; e migliorando le caratteristiche di fusione della resina.
I metodi di modifica comuni includono l'aggiunta di agenti modificanti, plastificanti e lubrificanti. I plastificanti possono aumentare la plasticità dei polimeri. Il ruolo dei lubrificanti è quello di ridurre l'attrito tra i materiali e tra il materiale e la superficie delle apparecchiature di lavorazione. Ciò aiuta a diminuire la resistenza al flusso della massa fusa, ad abbassare la viscosità della massa fusa, a migliorare la fluidità della massa fusa, a impedire che la massa fusa aderisca all'attrezzatura e a migliorare la levigatezza della superficie dei prodotti.
Il potenziale infinito delle plastiche modificate negli elettrodomestici
Con lo sviluppo della tecnologia di modificazione della plastica e il miglioramento del tenore di vita delle persone, l’applicazione della plastica modificata nel settore degli elettrodomestici è diventata sempre più diffusa. La plastica modificata viene utilizzata negli utensili da cucina, nei prodotti per la cura personale e altro ancora.
Prendendo come esempio i piccoli elettrodomestici, i prodotti comuni includono pentole a pressione elettriche, cucine a induzione, macchine per pasta, macchine per panini al vapore, macchine per il latte di soia, robot da cucina, spremiagrumi, bollitori elettrici, asciugacapelli, piastre per capelli, rasoi e altro ancora. Questi piccoli elettrodomestici entrano spesso in contatto con gli utenti, sono soggetti a usura, sono regolarmente esposti ad acqua, olio e sale che possono provocare corrosione, sono utilizzati a temperature elevate che possono causarne l'invecchiamento e sono spesso esposti alla luce che può portare a scolorimento e perdita di lucentezza. Pertanto, i materiali utilizzati devono avere un forte impatto estetico, una buona resistenza ai graffi, essere facili da lavorare e offrire un buon rapporto costo-prestazioni. Come applicare ragionevolmente i materiali plastici modificati per ridurre il costo dei piccoli elettrodomestici garantendo al tempo stesso la qualità del prodotto è uno dei modi importanti con cui i prodotti possono occupare il mercato.
Scelte chiave in plastica per i comuni piccoli elettrodomestici
- Forno a microonde
I componenti in plastica includono principalmente parti esterne come il guscio esterno, la base, la maniglia, le manopole, ecc., che richiedono resistenza al calore. I materiali utilizzati includono ABS resistente al calore, HIPS ignifugo, PP resistente al calore, lega PC/ABS, ecc.
- Cuociriso
I componenti in plastica includono principalmente parti esterne come il guscio esterno, la base, il coperchio, la maniglia, l'interruttore, ecc., che richiedono resistenza al calore. I tipi di plastica selezionati includono ABS non spray e PP lucido.
- umidificatore
I materiali utilizzati includono ABS colorato, materiali non spray, parti trasparenti (PC, GPPS), PP lucido.
Principali materiali per le parti esterne
ABS tinto: Resistente al calore, elevata lucentezza superficiale, dimensionalmente stabile, facile da lavorare e facilmente spruzzabile. Può essere realizzato in diversi colori secondo le esigenze.
PP con riempitivo: Basso costo, buona fluidità, dimensionalmente stabile e facile da lavorare.
Materiale del computer: Elevata resistenza, resistenza alle alte temperature e buona trasparenza.
Lega PC/ABS: Resistente al calore, buona lucentezza superficiale, dimensionalmente stabile e facile da lavorare.
Principali materiali per parti decorative
Materiali trasparenti: ABS trasparente, PMMA, PC, ecc.
Materiali galvanici: ABS di grado galvanico.
Materiali non spray: ABS lucido non spray, AS non spray, PC/ABS non spray, PP non spray.
I materiali non spray sono caratterizzati da elevata brillantezza, colori metallici, buona lavorabilità, colori brillanti, buona fluidità e resistenza ai graffi.
Sei principali tendenze nelle plastiche modificate per gli elettrodomestici
1. Soluzione del modulo colore aspetto
Gli elettrodomestici colorati tecnologicamente avanzati, alla moda e personalizzati sono diventati una tendenza inevitabile nello sviluppo attuale. Le principali soluzioni includono:
(1) Utilizzo di materiali vivaci, lucidi, resistenti ai graffi, ecc.
– I materiali hanno colori più ricchi, come nero brillante, rosso porpora, verde tenero, rosso brillante, blu oceano, ecc.
(2) Serie non spray: colori perlati e metallici, ecc.
– Consente ai prodotti in plastica di ottenere effetti metallici come bianco-argento, oro di lusso, grigio-argento, ecc., senza la necessità di spruzzatura o galvanica.
(3) Altri effetti speciali: marmo, colori a flusso di cristallo, ecc.
– Ottiene un effetto marmorizzato o granitico nel colore dei prodotti in plastica.
2. Soluzione del modulo materiale di sicurezza
Gli apparecchi di sicurezza sono diventati l'elemento base dello sviluppo attuale.
(1) Materiali altamente ignifughi, privi di alogeni e a bassa emissione di fumi
Ad esempio, i materiali PP/ABS/PS sinergici a bassa emissione di fumi, bromo-fosforo, altamente ritardanti di fiamma o i materiali PP/ABS/PS/PBT ignifughi a bassa emissione di fumi e privi di alogeni vengono utilizzati per le parti interne o esterne come scatole motore di frigoriferi, condizionatori d'aria e lavatrici per soddisfare i requisiti di 1.5 mm 5VA, GWIT850℃ e così via.
(2) Materiali ad alte prestazioni
PP/ABS/PS colorati antistatici permanenti, ecc. sono utilizzati nei frigoriferi, nei condizionatori d'aria e negli alloggiamenti delle lavatrici, ecc.; ABS/PP/PA/PBT, ad alto ritardo di fiamma e con elevate perdite, vengono utilizzati nelle parti di controllo elettronico; PP/ABS/PS/PBT conduttivi, ecc. sono utilizzati nelle parti funzionali interne. Questi materiali soddisfano i requisiti dell'antistatico permanente bianco 109, alto valore CTI (600 V), ecc.
3. Soluzioni di moduli in materiale leggero
È una tendenza inevitabile che i prodotti leggeri vengano estesi dalle automobili agli elettrodomestici.
(1) Plastica anziché vetro, materiali altamente trasparenti e rigidi
Materiali ad alta trasparenza come PP/ABS/PMMA/PETG/PES/PSF vengono utilizzati in componenti come le finestre di osservazione. Oltre a garantire la trasparenza, questi materiali soddisfano anche i requisiti di igiene alimentare o di resistenza ai graffi/resistenza.
(2) Plastica anziché acciaio, resistenza rigida, materiali con stabilità dimensionale ad elevata durezza
I materiali ad alto contenuto di fibra di vetro (>50%) e ad alta resistenza, nonché i materiali rinforzati con fibra di vetro lunga (LFT-PP/PA), vengono utilizzati nelle parti strutturali tecniche di frigoriferi, condizionatori d'aria, lavatrici, ecc. Vetro materiali tecnici speciali rinforzati con fibre (PPS/PEI), ecc., vengono utilizzati per le parti resistenti all'usura. Questi materiali soddisfano i requisiti di elevata resistenza, elevata resistenza all'usura, resistenza all'acqua bollente e resistenza alla temperatura nei componenti strutturali. Inoltre, i materiali schiumogeni microporosi possono ridurre significativamente il peso della plastica utilizzata negli elettrodomestici pur mantenendo la stessa resistenza e non presentano segni di deformazione o restringimento, offrendo resistenza e lavorabilità più elevate.
4. Soluzioni di moduli di materiali sani
Il concetto di salute è diventato la moda del momento nello sviluppo degli elettrodomestici.
(1) Materiali antibatterici/antimuffa
Incorporando masterbatch antibatterico composito ecologico inorganico o agenti antibatterici organici ad alto polimero, questi materiali soddisfano i requisiti antibatterici senza introdurre inquinamento secondario (come ioni Ag, As) e possono essere utilizzati nelle parti interne o esterne di frigoriferi, condizionatori d'aria, lavatrici, eccetera.
(2) Materiali non tossici rispettosi dell'ambiente
Utilizzare materiali volatili a basso contenuto di COV (come PP/PS/ABS) per i componenti interni ed esterni degli elettrodomestici; utilizzare materiali elastomerici privi di plastificanti (TPE/TPV) per le guarnizioni e le guarnizioni delle porte. Inoltre, i requisiti standard per i COV negli elettrodomestici vengono migliorati.
(3) Materiali di assorbimento rispettosi dell'ambiente
I componenti interni ed esterni degli elettrodomestici possono essere dotati di:
- Materiali di assorbimento PM2.5, come riempitivo per pietra viscoelastico
- Materiali per l'assorbimento della formaldeide, che incorporano riempitivi di silicio attivato o ossido di alluminio
- Materiali che rilasciano ioni negativi
5. Soluzioni di moduli in materiale a basso costo
Il basso costo è stata l'urgente necessità per lo sviluppo degli elettrodomestici.
(1) Materiali funzionali nuovi ed economici
Vengono utilizzati materiali poliolefinici economici, come il PP lucido per sostituire l'ABS e l'ABS/PVC per sostituire l'ABS ignifugo. Le parti funzionali utilizzano plastica anziché acciaio, rame, vetro o alluminio. Il PPS ad alto contenuto di fibra di vetro a specchio sostituisce le parti metalliche elettrolitiche. La plastica riciclata ecologica e ad alte prestazioni (PP/PS/ABS, ecc.) sostituisce i nuovi materiali e è conforme all'EPEAT (Electronic Product Environmental Assessment Tool) degli Stati Uniti.
(2) Ridurre la quantità mantenendo la forza
Le parti interne degli elettrodomestici utilizzano materiali con struttura in schiuma microporosa (PP/ABS/PS, ecc.). I materiali per la stampa 3D (FDM/SLA/SLS) vengono utilizzati per la prototipazione rapida negli elettrodomestici per ridurre i costi di ricerca e sviluppo. La progettazione della struttura del prodotto è ottimizzata tramite CAD/CAE, migliorando la progettazione delle parti interne ed esterne degli elettrodomestici e riducendo l'utilizzo di materiali.
(3) Integrazione della catena industriale: i produttori petrolchimici personalizzano la plastica modificata
I produttori petrolchimici collaborano con aziende modificate per personalizzare materiali specifici come ABS/PS/PP altamente lucido, ABS/PS/PP trasparente e PA6/PA66 autoestinguente, nylon a catena lunga, ASA.
6. Soluzioni di moduli in materiali a basso contenuto di carbonio e risparmio energetico
(1) Nuovi materiali funzionali a basse emissioni di carbonio
Il basso tenore di carbonio è diventato una tendenza inevitabile nello sviluppo degli elettrodomestici. I materiali biodegradabili e le loro leghe (amido, PLA) vengono utilizzati per gli imballaggi degli elettrodomestici o per le parti non strutturali. I materiali rinforzati con fibra naturale (PP) possono sostituire i materiali rinforzati con fibra di vetro. Il polipropilene ad alta rigidità e resistenza al calore può sostituire PS/ABS/PA, come nella struttura PS dei condizionatori d'aria. Il polipropilene ha l’indice di emissione di carbonio più basso (1.95) tra le plastiche modificate per elettrodomestici, favorendo lo sviluppo a basse emissioni di carbonio e la riduzione dei costi.
(2) Materiali funzionali per il risparmio energetico e la riduzione del rumore
I materiali elastomerici termoplastici (PVC/TPV/TPE, ecc.) vengono utilizzati per sigillare e smorzare le vibrazioni dei componenti degli elettrodomestici. Le ventole a bassa rumorosità utilizzano materiali schiumogeni microporosi per aumentare la coassialità e migliorare l'equilibrio dinamico. I cuscinetti antivibranti del compressore utilizzano materiali elastomerici ad alto smorzamento che assorbono gli urti per contribuire a ridurre il rumore.
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