Vstřikování polypropylenu nebo vstřikování PP je výrobní technika používající polypropylen, což je typ termoplastického polymerního materiálu, který je vystaven působení tepla, dokud se neroztaví. Tento proces nutí roztavený polymer s nízkou viskozitou proudit do speciálně navržených forem. Po ochlazení se kapalina změní v pevný plast a přijme tvar formy. Tato technika je nejúčinnější, pokud se používá na polymer ve zpracované formě. Tato technika umožňuje vytvářet geometrie, kterých by jinak bylo obtížné dosáhnout. Zajímá vás samotný polypropylen? Pojďme nyní prozkoumat více informací o polypropylenu a jeho použití spolu s důvody jeho oblíbenosti při vstřikování.

V tomto článku vám poskytneme ucelený popis vstřikování polypropylenu a probereme silné stránky materiálu PP i s ohledem na jeho použití v různých výrobních odvětvích.

Typy polypropylenu používané při lisování

Mezi nejběžnější typy propylenu používané při lisování patří;

1. Homopolypropylen (PP-H)

PP-H neboli homopolypropylen je nejpoužívanějším typem polypropylenu, který se vyznačuje vysokou tuhostí a pevností v důsledku krystalické struktury. Běžně se používá při použití, kdy bude materiál vystaven velké síle, jako je tomu u kontejnerů, automobilových dílů a dalších. PP-H má dobrou chemickou a tepelnou odolnost, proto se používá ve výrobcích, jako jsou kbelíky a další domácí potřeby. Je však méně pružný, a proto není tak účinný v pružnějších aplikacích.

2. Náhodný kopolymer polypropylenu (PP-R)

PP-R je náhodný kopolymer polypropylenu, který obsahuje pouze malé množství etylenu, což zvyšuje jeho pružnost a rázovou pevnost. Díky tomu je PP-R vhodný pro použití v potrubních systémech, automobilových dílech a jakémkoli jiném spotřebním zboží, u kterého se předpokládá dlouhá životnost. Díky těmto vlastnostem se běžně používá v potrubích a nádobách na teplou a studenou vodu, kde je vyžadována pevnost a pružnost.

3. Blokový kopolymer polypropylenu (PP-B)

PP-B je blokový kopolymer polypropylenu, který má blokovou strukturu s ethylenem, díky čemuž má ve srovnání s PP-A lepší rázovou pevnost a pružnost. Tento typ se používá v automobilovém průmyslu, při výrobě nárazuvzdorných obalových materiálů a dalších spotřebních výrobků s vysokou zátěží. Pro automobilový průmysl a průmysl ochranných obalů je PP-B ideální díky své pružnosti a tlumicím vlastnostem v namáhaných aplikacích.

Vstřikování polypropylenu: Jak to funguje? 

Vstřikování plastů PP poskytuje výhodu hromadné výroby stejných plastových dílů. Lze vyrábět velké objemy - tisíce až miliony identických dílů najednou. Protože zamýšlená forma se ve výrobním procesu dílu použije několikrát. Díky tomu je vstřikování polypropylenu další vhodnou možností, jak uspokojit velkou poptávku a současně zajistit, aby vyrobené výrobky byly stejně kvalitní.

Procesní podmínky pro vstřikování propylenu

Tabulka 1: Provozní parametry pro vstřikování plastů pp.

Parametr	Specifikace
Požadavek na sušení	Sušte při teplotě 80-90 °C po dobu 2 hodin; vlhkost musí být nižší než 0,1%.
Rozsah teploty tání	220-280°C (428-536°F)
Teplotní rozsah formy	20-80°C (68-176°F)
Teplota tepelné deformace (HDT)	100 °C (212 °F) při tlaku 0,46 MPa (66 PSI)
Teplota vstřikování	32-66°C (90-150°F)
Pevnost v tahu	32 MPa (4700 PSI)
Pevnost v ohybu	41 MPa (6000 PSI)
Hustota	0,91 g/cm³
Tlak při vstřikování	Až 180 MPa
Míra smrštění	1.5-2.0%

Srovnání tříd polypropylenu pro vstřikování

Porovnejme, různé vstřikovaný polypropylen stupně pro proces lisování.

Tabulka 2: Technické specifikace různých tříd polypropylenu pro vstřikování plastů.

Typ polypropylenu	Pevnost v tahu	Prodloužení při přetržení	Tuhost v ohybu	Tepelná odolnost	Pozoruhodné funkce
Pro-fax 6323	4 930 psi	11%	210 000 psi	199.0 °F	Univerzální použití, odolnost proti trhlinám způsobeným napětím
Pro-fax SG702	2 900 psi	6%	150 000 psi	180.0 °F	Odolné proti nárazu, vhodné pro použití v automobilech
Pro-fax 6523	4 790 psi	12%	200 000 psi	190.0 °F	Tuhost, ideální pro balení potravin
Pro-fax PD702	4 500 psi	12%	170 000 psi	190.0 °F	Dobře udržuje rozměry, snadno se zpracovává
FHR P5M6K-048	3 900 psi	11%	153 000 psi	183.0 °F	Zvýšená přehlednost, vizuálně atraktivní

Pokyny pro navrhování dílů ze vstřikovaného polypropylenu

Tvarování polypropylenu je snadné, ale pro dosažení nejlepšího výsledku je třeba dodržovat určité konstrukční zásady. Tato část se zaměřuje na praktická doporučení, která jsou nezbytná pro výrobu dlouhotrvajících a vysoce výkonných polypropylenových součástí.

Klíčové faktory závěsů Living

Při navrhování živých závěsů z polypropylenu je vhodné pracovat s tloušťkou od 0,2 mm do 0,51 mm. Pro optimální výkon by měly být poloměry široké a závěs by měl mít ploché rameno. Tento konstrukční přístup zajišťuje pružnost a pevnost, aby závěs vydržel používání při několikanásobném použití.

Pokyny pro tloušťku stěn

V případě polypropylenových dílů nesmí tloušťka stěn výrobku překročit 0,635 mm až 3,81 mm. Tlusté díly by také měly mít plynulé změny tloušťky z jedné úrovně na druhou, aby se předešlo vadám, jako jsou například propadliny. Kromě toho by žebra měla být pokud možno menší než polovina tloušťky přilehlých stěn, aby byla zajištěna pevnost a zabránilo se vzniku strukturálních dutin.

Poloměry v designu

Poloměry v konstrukci formy také pomáhají snižovat koncentraci napětí. Významně tak ovlivňuje životnost dílu. Navrhovaný poloměr by měl činit nejméně dvacet pět procent tloušťky stěny. Poloměr zakřivení by měl být 75% tloušťky stěny, která poskytuje pevnost i jemnou povrchovou úpravu.

Návrh doporučení pro úhel

Polypropylen snese velmi malé úhly tažení, až jeden stupeň, což je pro většinu dílů dostačující. Pokud má však váš díl strukturovaný povrch, doporučuje se úhel tažení zvýšit až na pět stupňů v závislosti na hloubce textury. V případě plněných polypropylenových materiálů může být nutné mít úhel tahu až deset stupňů, aby se usnadnilo vysunutí dílu a zlepšila kvalita konečného dílu.

Nastavení tolerancí dílů 

Požadavky na toleranci polypropylenových dílů lze rozdělit na obchodní toleranci nebo jemnou toleranci. Obchodní tolerance jsou relativně větší a levnější ve srovnání s jemnými tolerancemi, které jsou přesné, ale drahé. Například komerční tolerance pro díl o průměru 20 mm se pohybuje v rozmezí ± 0,125 mm, zatímco jemná tolerance pro stejný díl je přibližně 0,075 mm. Je tedy nezbytné si uvědomit, že pokud jsou požadovány přísnější tolerance, mohou mít velký vliv na výrobní náklady.

Zpracování polypropylenových materiálů

Teplota tání polypropylenu se pohybuje v rozmezí 160-170 °C, což znamená, že při zpracování materiálu je nutné správné řízení teploty. Kromě toho je důležité, aby byl materiál vysušen polypropylenové pelety pro vstřikování do forem proces. Pro optimální výsledky a díly bez vrypů je třeba udržovat vlhkost pod 0,02%.

Vstřikování

Na stránkách Vstřikování PP je zapotřebí teplota kolem 220 °C a 280 °C, zatímco teplota formy se pohybuje mezi 30 °C a 80 °C. Tyto podmínky jsou následující, aby došlo ke správnému toku a tuhnutí. Dalším kritickým faktorem je doba cyklu. Obvykle se vztahuje k době potřebné k dokončení cyklu a měla by být zkrácena, aby se zabránilo deformaci, a důležité je účinné chlazení. Kromě toho musí být chladicí kanály navrženy tak, aby umožňovaly rovnoměrné rozložení tepla po celém povrchu.

Zpracování vytlačováním

Vytlačování se provádí tavením polypropylenu při teplotě 210 °C až 250 °C. Regulace teploty a rychlost chlazení jsou dva kritické faktory, které je třeba dobře kontrolovat, aby bylo možné vytvořit požadované vlastnosti výrobku.

Vytlačovací lis je důležitou součástí procesu. Musí být navržena tak, aby nedocházelo k bobtnání matrice a aby bylo možné řídit tok vytlačovaného materiálu a dosáhnout požadované kvality konečného výrobku.

Vyfukování

Proces vyfukování zahrnuje zahřátí polypropylenu a jeho následné zformování do formy a vyfouknutí. Pro dosažení požadovaného tvaru výrobku je třeba přísně dodržovat teplotu a tlak nafouknutí. K zachování tvaru a rozměrů dílu je nutné chlazení vystřelovací části. Rychlost chlazení by měla záviset na velikosti a složitosti daného dílu.

Kontrola kvality:

Mezi dvě oblasti, které jsou obzvláště důležité, patří;

• Sanitární a skladovací procesní opatření Čistota polypropylenu závisí na postupech manipulace a skladování a na čistotě zařízení.
• Kontrola kvality Pravidelná kontrola během zpracování pomáhá zajistit, aby materiál a konečné výrobky měly správnou kvalitu a standard a splňovaly požadavky.

Jaké jsou výhody vstřikování propylenu?

Následující výhody vstřikování polypropylenu:

• Cenová dostupnost: Vstřikování polypropylenu je relativně levné, a to spíše pro výrobu, která vyžaduje velké množství. Proces má nízké náklady na materiál a malé plýtvání, protože materiál, který je v přebytku, lze v systému znovu použít. Tato efektivita znamená, že velké objemy výroby jsou nabízeny za levnější jednotkové ceny, než by tomu bylo v případě menších objemů výroby.
• Krátká doba cyklu: Vstřikováním lze vyrábět velké objemy dílů v co nejkratším čase. Polypropylen má dobré tepelné vlastnosti, a proto lze formy rychle plnit a chladit, což zvyšuje rychlost výroby a dobu realizace.
• Vynikající odolnost proti chemikáliím: Polypropylen je vysoce odolný vůči velkému množství chemických látek, jako jsou kyseliny, zásady a organická rozpouštědla. Díky této vlastnosti je vhodný pro použití v extrémních podmínkách, včetně automobilových dílů a chemických vesse.
• Nejmenší dopad: Polypropylen má ve srovnání s HDPE menší rázovou pevnost, avšak kopolymerní polypropylen má dobrou rázovou pevnost. Díky tomu je preferovanou volbou pro výrobky, které vyžadují mechanickou pevnost a odolnost proti nárazu, například pro automobilový průmysl a zboží dlouhodobé spotřeby.
• Rozměrová stabilita: Po ochlazení má polypropylen vysokou rozměrovou stabilitu. Tato stabilita je velmi důležitá, aby bylo zaručeno, že výlisky správně sedí a plní zamýšlené úkoly, aniž by vyžadovaly další úpravy.
• Nízká absorpce vlhkosti: Polypropylen má malou nebo žádnou schopnost absorbovat vlhkost, a proto se pevnost a rozměry materiálu nemění, je-li vystaven různým úrovním vlhkosti. Díky této vlastnosti je vhodný pro použití v aplikacích, kde je materiál většinu času vystaven vlhkosti.
• Charakteristika toku: Díky příznivým tokovým vlastnostem se polypropylen snáze zpracovává, což usnadňuje proces lisování. Umožňuje vyrábět velké množství výlisků a také pomáhá překonat typické problémy s lisováním, jako je deformace nebo nedostatečné plnění.

Jaká jsou omezení vstřikování propylenu?

Mezi nevýhody vstřikování polypropylenu patří;

• Vysoká tepelná vodivost: Polypropylen má nízkou tepelnou odolnost, a proto jej nelze používat v oblastech s vysokými teplotami. Polypropylen má nízkou tepelnou stabilitu a díly z něj vyrobené se mohou při teplotách nad 100 °C deformovat nebo ztrácet pevnost.
• UV stabilita Polypropylen není příliš odolný vůči UV záření a při dlouhodobém působení UV záření dochází k jeho degradaci - bledne na nežádoucí barvu, křehne a vykazuje nízké mechanické vlastnosti. Kvůli tomuto omezení je nutné používat UV stabilizátory nebo nátěry, zejména pokud má být výrobek používán venku.
• Vysoká míra smrštění: Až 1,5% až 2,0% polypropylenu se smršťuje, díly vyrobené z tohoto materiálu se mohou deformovat nebo podléhat rozměrovým změnám, pokud nejsou dobře kontrolovány. To může mít vliv i na kvalitu konečného výrobku, protože tam, kde je vyžadována přesnost, může dojít ke snížení výkonu výrobku.
• Nevhodné pro vysoce namáhané aplikace: Ačkoli má polypropylen dobrou rázovou houževnatost, nemá vysokou pevnost a tuhost. V aplikacích, kde na díl působí vysoké tahové nebo ohybové zatížení, nemusí PP nabídnout dostatečnou pevnost.
• Omezená schopnost vyrábět malé funkce: Ačkoli má polypropylen mnohostranné využití, není snadné vyrábět velmi malé prvky a složité detaily. Tokové vlastnosti materiálu a chladicí vlastnosti mohou snížit úroveň detailů u velmi jemných návrhů.
• Menší počet dostupných barev: Polypropylen má ve srovnání s jinými plasty na trhu menší výběr barev. Dosažení specifických nebo dokonce požadovaných odstínů může být možné pouze s pomocí barviv nebo jiných druhů úprav.

Běžné díly vyráběné vstřikováním polypropylenu

Vstřikováním propylenu se běžně vyrábějí následující díly:

• Panely přístrojové desky
• Přihrádky na rukavice
• Pouzdra zrcadel
• Plastové kontejnery
• Kuchyňské náčiní
• Kontejnery na potraviny
• Bedny a palety
• Pouzdra pro zdravotnické prostředky: Spousta vstřikování plastů pro zdravotnictví díly z materiálu PP.
• Vodovodní potrubí
• Hračky: Mnoho plastových hraček vyrobených vstřikováním z materiálů ABS a PP.

Brány a vtoky ve vstřikovacím nástroji z polypropylenu

Při vstřikování polypropylenu představují vtoky a vtokové lišty jedny z nejdůležitějších prvků, které řídí tok roztaveného materiálu do dutiny formy. Konstrukce těchto prvků by měla umožňovat správné plnění a kvalita hotových dílů by měla být velmi vysoká.

Konstrukce vtoků

Vtok slouží jako kanál pro roztavený polypropylen a spojuje vstřikovací stroj s dutinou formy. Jedná se o válcovou konstrukci s kulovitou částí na konci, která správně zapadá do trysky stroje. To je velmi důležité, aby se zabránilo netěsnostem a zajistil se plynulý průtok materiálů systémem a zařízením.

Systém Runner

Roztavený polypropylen se pohybuje po vtocích z vtokového ústrojí do dutiny formy. Formy s více dutinami mají vtokové ústrojí s odbočkami pro rovnoměrné rozložení materiálu. Doporučujeme použít studené vsuvky v místech křížení, aby se zabránilo předčasnému ztuhnutí a zajistil se volný tok. Průměry kanálů se pohybují od 4 do 7 mm, aby byl zajištěn optimální průtok a chlazení formy. 

Funkčnost brány

Vrata jsou posledním otvorem, kterým může roztavený polypropylen proudit do dutiny formy. Rozměry a druh vtoku určují způsob, jakým je materiál transportován v průběhu výrobního procesu, a kvalitu posledního dílu. Jsou to kolíčková a hranová hradla a volí se podle typu formy, která se má vyrobit. Brána by měla umožňovat snadný tok materiálu do formy a zároveň omezovat vznik povrchových vad.

Velikost a umístění brány

Obvykle se používají malá hradítka, aby se minimalizovalo tření a zabránilo opotřebení materiálu. Tloušťka půdy brány je část brány, která se spojuje s dutinou, by měla být co nejtenčí, aby ji bylo možné snadno vyplnit. Důležité je umístění brány, která se obvykle nachází v nejtlustší části formy, aby se dosáhlo rovnoměrného rozložení materiálu a minimalizovaly se vady.

Úvahy o návrhu

Některé z běžných problémů, jako jsou stopy po propadnutí a špatné plnění, lze vyřešit pomocí správného systému hradítek a běhounů. Pro zlepšení efektivity výroby a kvality dílů je účinná aktualizace návrhů v určitých intervalech na základě osvědčených postupů a zpětné vazby na proces.

Průmyslové aplikace vstřikování propylenu

Vstřikování PP nachází často uplatnění v různých výrobních odvětvích;

Obaly na potraviny

Polypropylen se hojně používá při balení potravin, protože je bezpečný a má delší životnost. Nádoby na jídlo a výrobky pro skladování potravin, jako jsou kelímky a nádoby, se vyrábějí z PP pěny pro tepelnou izolaci a ochranu. Materiál PP se používá při výrobě plastových kelímků a lahví na nápoje a potraviny, protože materiál nereaguje s vlhkostí ani chemickými látkami.

Spotřební zboží

Ve spotřebním průmyslu je polypropylen upřednostňován pro svou pevnost a možnost tvarování. PP se používá v malých spotřebičích, jako jsou mixéry a fény, protože nabízí rázovou pevnost a snadné tvarování. Polypropylen je bezpečný a trvanlivý a často se používá ve vstřikování hraček. Kromě toho se polypropylen díky své odolnosti používá také ve výrobcích pro domácnost, jako jsou zásobníky a nádobí v kuchyni.

Automobilový průmysl

Automobilový průmysl je jedním z hlavních uživatelů polypropylenu, protože tento materiál je lehký a má vysokou pevnost. PP se používá v interiérových obloženích, jako jsou palubní desky a panely, díky univerzálnosti materiálu z hlediska vzhledu a odolnosti. Existují také polypropylenové přihrádky na rukavice a kryty zrcátek, které poskytují potřebnou pevnost a ochranu proti nárazu.

Textil

Je všeobecně známo, že polypropylenová vlákna jsou pro svou pevnost a odolnost vůči skvrnám nezbytná v různých textilních oblastech. Koberce z PP vláken jsou schopny odolávat opotřebení a skvrnám. PP se používá pro výrobu nábytku a interiérů automobilů, protože se snadno neopotřebovává a snadno se čistí. Díky svým vynikajícím vlastnostem se polypropylenová vlákna používají při výrobě oděvů, které odvádějí vlhkost a poskytují pohodlí a výkon.

Obalové fólie

Jedním z nejdůležitějších typů obalových fólií jsou polypropylenové fólie díky své pevnosti a pružnosti. Biaxiálně orientované polypropylenové fólie (BOPP) nacházejí uplatnění v obalové technice díky své vysoké průhlednosti, vynikajícím mechanickým vlastnostem a bariérovým vlastnostem vůči vlhkosti a kyslíku. Fólie CPP (litý polypropylen) se používají pro tepelné uzavírání v aplikacích flexibilních obalů pro různé výrobky.

Trubky a tvarovky

Polypropylenové trubky se používají v instalatérské a průmyslové praxi, protože jsou chemicky inertní a lze je snadno instalovat. Instalatérské trubky z PP se používají pro teplou i studenou vodu díky své pevnosti a odolnosti proti korozi. V průmyslových aplikacích se polypropylenové trubky používají v systémech pro nakládání s chemikáliemi a odpady a tento materiál je dobře vybaven pevností a schopností odolávat agresivním podmínkám.

Souhrn

Tento článek poskytuje více informací o polypropylen (PP) jako technického plastu, včetně různých dostupných typů, vlastností PP a složitosti procesu vstřikování. Zabývá se také problémy spojenými s výběrem správného zařízení, řeší otázky související s návrhem výrobku a diskutuje o základech návrhu formy. Stejně tak se článek zabývá některými hlavními vadami, které se mohou vyskytnout při výrobě, a způsoby jejich odstranění.

Chcete-li zajistit nejlepší materiál PP a výrobu vstřikovacích forem, je vhodné požádat o radu zkušeného dodavatele. Zkušený dodavatel vám může poskytnout doporučení ohledně nejvhodnějších vstřikovacích forem z PP plastu pro funkční požadavky vašeho výrobku a vzhled konečného výrobku, čímž zajistí úspěšný projekt.

Časté dotazy - Vstřikování polypropylenu

Q1. Jaké jsou hlavní kategorie polypropylenových palet pro vstřikování?

Patří mezi ně homopolymerní polypropylen (PP-H) pro tuhost, náhodný kopolymerní polypropylen (PP-R) pro pružnost a blokový kopolymerní polypropylen (PP-B) pro odolnost proti nárazu.

Q2. Co je třeba udělat s polypropylenem před lisováním?

Polypropylen se musí sušit při teplotě 80-90 °C po dobu nejméně 2 hodin, aby se obsah vlhkosti snížil pod 0,1%, čímž se zabrání vzniku nekvalitních výrobků.

Q3. Jaké problémy se mohou vyskytnout při vstřikování polypropylenu?

K nejčastějším nedokonalostem patří stopy po propadnutí, linie toku, problémy s odvzdušněním, deformace a neúplné vyplnění. Tyto problémy lze vyřešit úpravou tloušťky stěny, zvýšením odvzdušňovací drážky, teploty formy a vstřikovacího tlaku.