Polypropyleen spuitgieten of PP-spuitgieten, is een giettechniek waarbij polypropyleen wordt gebruikt, een type thermoplastisch polymeermateriaal dat wordt blootgesteld aan hitte totdat het smelt. Het proces dwingt het gesmolten polymeer met lage viscositeit om in speciaal ontworpen mallen te stromen. Bij afkoeling verandert de vloeistof in een vaste kunststof en neemt de vorm van de mal aan. Deze techniek is het meest effectief wanneer deze wordt gebruikt op het polymeer in zijn verwerkte vorm. Deze techniek maakt het mogelijk om geometrieën te creëren die anders moeilijk te realiseren zouden zijn. Benieuwd naar polypropyleen zelf? Laten we nu meer ontdekken over polypropyleen en de toepassingen ervan, samen met de redenen voor de populariteit ervan bij spuitgieten.

In dit artikel geven we u een uitgebreide beschrijving van het spuitgieten van polypropyleen en bespreken we de sterke punten van PP-materiaal, waarbij we ook de toepassingen ervan in verschillende productiesectoren bespreken.

Soorten polypropyleen die worden gebruikt in spuitgiettoepassingen

De meest voorkomende soorten propyleen die in giettoepassingen worden gebruikt, zijn onder meer:

1. Homopolypropyleen (PP-H)

PP-H, of homopolypropyleen, is het meest gebruikte type polypropyleen, gekenmerkt door hoge stijfheid en sterkte als gevolg van de kristalstructuur. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen waarbij het materiaal wordt blootgesteld aan veel kracht, zoals bij containers, auto-onderdelen en meer. PP-H heeft een goede chemische en hittebestendigheid, daarom wordt het gebruikt in producten zoals emmers en andere huishoudelijke gebruiksvoorwerpen. Het is echter minder flexibel en daarom niet zo effectief in flexibelere toepassingen.

2. Willekeurig copolymeer polypropyleen (PP-R)

PP-R is een willekeurig copolymeer polypropyleen dat slechts een kleine hoeveelheid ethyleen bevat, wat de flexibiliteit en slagvastheid vergroot. Dit maakt PP-R geschikt voor gebruik in leidingsystemen, auto-onderdelen en andere consumptiegoederen waarvan verwacht wordt dat ze een lange levensduur hebben. Vanwege deze eigenschappen wordt het veel gebruikt in warm- en koudwaterleidingen en -containers waar sterkte en flexibiliteit een vereiste zijn.

3. Blokcopolymeer polypropyleen (PP-B)

PP-B is een blokcopolymeer polypropyleen dat een blokstructuur heeft met ethyleen, waardoor het een betere slagvastheid en elasticiteit heeft in vergelijking met PP-A. Dit type wordt toegepast in de automobielindustrie, bij de productie van schokbestendig verpakkingsmateriaal en andere zware consumentenproducten. De automobielsector en beschermende verpakkingsindustrieën zijn ideaal voor PP-B vanwege de flexibiliteit en dempende eigenschappen in belaste toepassingen.

Polypropyleen spuitgieten: hoe werkt het? 

PP kunststof spuitgieten biedt een voordeel van massaproductie van identieke kunststof onderdelen. Grote volumes - van duizend tot miljoenen identieke onderdelen kunnen in één keer worden geproduceerd. Omdat de beoogde mal meerdere keren wordt hergebruikt in het productieproces van het onderdeel. Dit maakt polypropyleen spuitgieten een andere geschikte optie om aan de grote vraag te voldoen en ervoor te zorgen dat de geproduceerde producten van gelijke kwaliteit zijn, tegelijkertijd.

Procescondities voor propyleenspuitgieten

Tabel 1: Operationele parameters voor PP-kunststof spuitgieten.

Parameter	Specificatie
Droogvereiste	Laat het 2 uur drogen bij 80-90°C (176-194°F); het vochtigheidsgehalte moet lager zijn dan 0,1%.
Smelttemperatuurbereik	220-280°C (428-536°F)
Temperatuurbereik van schimmel	20-80°C (68-176°F)
Warmteafbuigingstemperatuur (HDT)	100°C (212°F) bij 0,46 MPa (66 PSI)
Injectietemperatuur	32-66°C (90-150°F)
Treksterkte	32 MPa (4700 PSI)
Buigsterkte	41 MPa (6000 PSI)
Dikte	0,91 g/cm³
Spuitgiet druk	Tot 180 MPa
Krimppercentage	1.5-2.0%

Vergelijking van polypropyleenkwaliteiten voor spuitgieten

Laten we vergelijken, anders spuitgegoten polypropyleen cijfers voor het gietproces.

Tabel 2: Technische specificaties van verschillende soorten spuitgietpolypropyleenkunststof.

Polypropyleen type	Treksterkte	Rek bij breuk	Buigstijfheid	Hittebestendigheid	Opvallende kenmerken
Pro-fax 6323	4.930 psi	11%	210.000 psi	199,0 °F	Universeel toepasbaar, bestand tegen spanningsscheuren
Pro-fax SG702	2.900 psi	6%	150.000 psi	180,0 °F	Slagvast, geschikt voor gebruik in de automobielindustrie
Pro-fax 6523	4.790 psi	12%	200.000 psi	190,0 °F	Stijfheid, ideaal voor voedselverpakkingen
Pro-fax PD702	4.500 psi	12%	170.000 psi	190,0 °F	Behoudt goed de afmetingen, gemakkelijk te verwerken
FHR-P5M6K-048	3.900 psi	11%	153.000 psi	183,0 °F	Duidelijker, visueel aantrekkelijk

Ontwerprichtlijnen voor polypropyleen spuitgietonderdelen

Het vormen van polypropyleen is eenvoudig, maar om het beste resultaat te krijgen, moet men bepaalde ontwerpprincipes volgen. Deze sectie richt zich op de praktische aanbevelingen die nodig zijn om langdurige en hoogwaardige polypropyleencomponenten te produceren.

Levende scharnieren: belangrijke factoren

Bij het ontwerpen van levende scharnieren in polypropyleen is het goed om te werken met een dikte van tussen de 0,2 mm en 0,51 mm. Voor optimale prestaties moeten de radii breed zijn en moet het scharnier een vlakke schouder hebben. Deze ontwerpbenadering biedt flexibiliteit en sterkte om het gebruik van het scharnier te weerstaan wanneer het meerdere keren wordt gebruikt.

Richtlijnen voor wanddikte

In het geval van polypropyleen onderdelen mag de dikte van de wanden van het product niet groter zijn dan 0,635 mm tot 3,81 mm dikte. Dikke onderdelen moeten ook vloeiende veranderingen in dikte hebben van het ene niveau naar het andere om defecten zoals verzakkingen te voorkomen. Bovendien moeten ribben bij voorkeur minder dan de helft van de dikte van de aangrenzende wanden zijn om sterkte te bieden en de vorming van structurele holtes te voorkomen.

Radii in ontwerp

Radii in het ontwerp van de mal helpen ook bij het verminderen van spanningsconcentraties. Het heeft dus een aanzienlijke impact op de levenscyclus van het onderdeel. De voorgestelde radius moet ten minste vijfentwintig procent van de wanddikte zijn. De kromtestraal moet 75% van de dikte van de wand zijn, wat zowel de sterkte als de fijne oppervlakteafwerking geeft.

Aanbevelingen voor de ontwerphoek

Polypropyleen kan zeer kleine hoeken van ontwerp aannemen, zo klein als één graad, wat voor de meeste onderdelen voldoende is. Maar als uw onderdeel getextureerde oppervlakken heeft, wordt aanbevolen om de ontwerphoek tot vijf graden te verhogen, afhankelijk van de diepte van de textuur. In het geval van gevulde polypropyleenmaterialen kan het nodig zijn om een ontwerphoek van maximaal tien graden te hebben om het gemakkelijk uitwerpen van het onderdeel te vergemakkelijken en de kwaliteit van het uiteindelijke onderdeel te verbeteren.

Instellen van onderdeeltoleranties 

Vereisten voor tolerantie van polypropyleen onderdelen kunnen worden ingedeeld in commerciële tolerantie of fijne tolerantie. Commerciële toleranties zijn relatief groter en goedkoper in vergelijking met fijne toleranties die nauwkeurig maar duur zijn. Bijvoorbeeld, een commerciële tolerantie voor een 20 mm onderdeel zal in de buurt van ± 0,125 mm liggen, terwijl de fijne tolerantie voor hetzelfde onderdeel ongeveer 0,075 mm is. Het is dus cruciaal om te begrijpen dat als nauwere toleranties gewenst zijn, deze een grote impact kunnen hebben op de productiekosten.

Verwerking van polypropyleenmateriaal

Polypropyleen heeft een smeltpunt binnen het bereik van 160-170°C en dit betekent dat correcte temperatuurcontrole vereist is tijdens het verwerken van het materiaal. Daarnaast is het cruciaal om de polypropyleenkorrels voor spuitgieten proces. Voor optimale resultaten en splay-vrije onderdelen moet de vochtigheid onder de 0,02% worden gehouden.

Spuitgieten

De PP-spuitgieten temperatuur is nodig rond de 220°C en 280°C terwijl de matrijstemperatuur tussen de 30°C en 80°C ligt. Deze omstandigheden zijn als volgt om een goede stroming en stolling te hebben. Cyclustijd is een andere kritische overweging. Meestal verwijst het naar de tijd die nodig is om een cyclus te voltooien en deze moet worden verkort om kromtrekken te voorkomen, en efficiënte koeling is belangrijk. Bovendien moeten koelkanalen zo worden ontworpen dat de warmte gelijkmatig over het hele oppervlak wordt verdeeld.

Extrusieverwerking

Extrusie wordt uitgevoerd door het smelten van polypropyleen bij een temperatuur van 210°C tot 250°C. Temperatuurcontrole en koelsnelheid zijn twee kritische factoren die goed gecontroleerd moeten worden om de vorming van de gewenste producteigenschappen mogelijk te maken.

De extrusiematrijs is een kritisch onderdeel in het proces. Deze moet zo ontworpen zijn dat de matrijs niet kan opzwellen en de stroming van het geëxtrudeerde materiaal kan regelen om de gewenste kwaliteit van het eindproduct te bereiken.

Blaasvormen

Het blaasvormproces omvat het verwarmen van polypropyleen en het vervolgens vormen tot een parison en het blazen in een mal. Temperatuur en inflatiedruk moeten strikt worden gehandhaafd om de gewenste vorm van het product te produceren. Uitwerponderdeelkoeling is vereist om de vorm en afmetingen van het onderdeel te behouden. De koelsnelheid moet afhankelijk zijn van de grootte en complexiteit van het betreffende onderdeel.

Kwaliteitscontrole:

De twee gebieden die van bijzonder belang zijn, zijn:

• Sanitaire en opslagproceduremaatregelen De zuiverheid van polypropyleen hangt af van de behandelings- en opslagprocedures en schone apparatuur.
• Kwaliteitscontrole Regelmatige controles tijdens de verwerking zorgen ervoor dat het materiaal en de eindproducten de juiste kwaliteit en standaard hebben en aan de eisen voldoen.

Wat zijn de voordelen van propyleenspuitgieten?

Dit zijn de voordelen van polypropyleen spuitgieten:

• Betaalbaarheid: Polypropyleen spuitgieten is relatief goedkoop en nog meer voor producties die grote hoeveelheden vereisen. Het proces heeft lage materiaalkosten en weinig verspilling, omdat het overtollige materiaal opnieuw in het systeem kan worden gebruikt. Deze efficiëntie betekent dat grote productievolumes worden aangeboden tegen goedkopere eenheidsprijzen dan in het geval van kleinere productievolumes.
• Korte cyclustijd: Het spuitgietproces kan grote volumes onderdelen produceren in de kortst mogelijke tijd. Polypropyleen heeft goede thermische eigenschappen en daarom kunnen de mallen snel worden gevuld en gekoeld, wat de productiesnelheden en doorlooptijden verbetert.
• Superieure chemische bestendigheid: Polypropyleen is zeer resistent tegen een groot aantal chemicaliën zoals zuren, alkaliën en organische oplosmiddelen. Deze eigenschap maakt het geschikt voor gebruik in toepassingen in extreme omstandigheden, waaronder auto-onderdelen en chemische vaten.
• Minste impact: Polypropyleen heeft minder slagvastheid vergeleken met HDPE, maar copolymeer polypropyleen heeft een goede slagvastheid. Dit maakt het een voorkeurskeuze voor producten die mechanische sterkte en weerstand tegen impact vereisen, bijvoorbeeld auto's en duurzame consumptiegoederen.
• Dimensionale stabiliteit: Nadat het is afgekoeld, heeft polypropyleen een hoge dimensionale stabiliteit. Deze stabiliteit is zeer essentieel om te garanderen dat de gegoten onderdelen correct passen en hun beoogde taken uitvoeren zonder dat verdere aanpassingen nodig zijn.
• Lage vochtopname: Polypropyleen heeft weinig of geen vermogen om vocht te absorberen en daarom veranderen de sterkte en afmetingen van het materiaal niet wanneer het wordt blootgesteld aan verschillende vochtigheidsniveaus. Deze eigenschap maakt deze eigenschap geschikt voor gebruik in toepassingen waarbij het materiaal het grootste deel van de tijd wordt blootgesteld aan vocht.
• Stroomkenmerken: Door de gunstige vloei-eigenschappen is het makkelijker om polypropyleen te verwerken en dit maakt het gietproces eenvoudiger. Het maakt het mogelijk om grote hoeveelheden gegoten producten te produceren en helpt ook de typische problemen met gieten te overwinnen, zoals kromtrekken of gebrek aan vulling.

Wat zijn de beperkingen van propyleenspuitgieten?

Enkele nadelen van polypropyleen spuitgieten zijn onder meer:

• Hoge thermische geleidbaarheid: Polypropyleen heeft een lage hittebestendigheid en kan daarom niet worden gebruikt in gebieden met hoge temperaturen. Polypropyleen heeft een slechte thermische stabiliteit en de onderdelen die ervan zijn gemaakt, kunnen vervormen of hun sterkte verliezen bij temperaturen boven de 100°C (212°F).
• UV-stabiliteit Polypropyleen is niet erg bestand tegen UV-licht en wanneer het langdurig aan UV-licht wordt blootgesteld, ondergaat het degradatie door te vervagen tot een ongewenste kleur, broos te worden en lage mechanische eigenschappen te vertonen. Deze beperking maakt het noodzakelijk om UV-stabilisatoren of coatings te gebruiken, vooral wanneer het product buiten wordt gebruikt.
• Hoge krimpsnelheid: Zoveel als 1.5% tot 2.0% polypropyleen krimpt, kunnen de onderdelen die van dit materiaal zijn gemaakt kromtrekken of dimensionale veranderingen ondergaan als ze niet goed worden gecontroleerd. Dit kan ook de kwaliteit van het eindproduct beïnvloeden, omdat de prestaties van het product in gevaar kunnen komen als precisie vereist is.
• Niet geschikt voor toepassingen met hoge spanning: Hoewel polypropyleen een goede slagvastheid heeft, biedt het geen hoge sterkte en stijfheid. In toepassingen waarbij hoge trek- of buigbelastingen op het onderdeel worden toegepast, biedt PP mogelijk niet voldoende sterkte.
• Beperkte mogelijkheid om kleine functies te produceren: Hoewel polypropyleen veel toepassingen heeft, is het niet eenvoudig om zeer kleine kenmerken en ingewikkelde details te produceren. De stromingseigenschappen van het materiaal en de koelende eigenschappen kunnen het detailniveau in zeer fijne ontwerpen verminderen.
• Minder kleuren beschikbaar: Polypropyleen heeft minder keuzemogelijkheden qua kleuren vergeleken met andere kunststoffen op de markt. Het is mogelijk om specifieke of zelfs gewenste tinten alleen te bereiken met behulp van kleurstoffen of andere soorten behandelingen.

Algemene onderdelen vervaardigd door middel van polypropyleen spuitgieten

Met propyleenspuitgieten worden doorgaans de volgende onderdelen geproduceerd:

• Dashboardpanelen
• Handschoenenkastjes
• Spiegelbehuizingen
• Kunststofcontainers
• Keukengerei
• Voedselcontainers
• Kratten en pallets
• Behuizingen voor medische apparaten: veel medisch spuitgieten onderdelen gemaakt van PP-materiaal.
• Loodgietersbuizen
• Speelgoed: Veel van het speelgoed dat met spuitgieten wordt gemaakt, is gemaakt van ABS- en PP-materialen.

Poorten en geleiders in polypropyleen spuitgietgereedschap

Bij polypropyleen spuitgieten vormen poorten en geleiders enkele van de belangrijkste kenmerken die de stroming van het gesmolten materiaal in de matrijsholte regelen. Het ontwerp van deze elementen moet een goede vulling mogelijk maken en de kwaliteit van de afgewerkte onderdelen moet zeer hoog zijn.

Gietgietontwerp

De gietmond dient als een geleider voor gesmolten polypropyleen, die de spuitgietmachine verbindt met de matrijsholte. Dit is een cilindrisch ontwerp met een bolvormig deel aan het uiteinde dat goed in de spuitmond van de machine past. Dit is cruciaal om lekken te voorkomen en een soepele doorstroming van materialen door het systeem en de apparatuur te garanderen.

Runner-systeem

Gesmolten polypropyleen stroomt door gietkanalen van de gietmond naar de malholte. Mallen met meerdere holtes ontwerpen hun gietkanalen met vertakkingen om het materiaal gelijkmatig te verdelen. Wij raden aan om koude slugs te gebruiken bij verbindingen om vroegtijdige stijfheid te voorkomen en vrije doorstroming te garanderen. De diameters van de gietkanalen variëren van 4 tot 7 mm om te garanderen dat er een optimale doorstroming en koeling is voor de mal. 

Poortfunctionaliteit

Gates zijn de laatste opening waardoor gesmolten polypropyleen in de matrijsholte mag stromen. De afmetingen en het soort gate bepalen hoe het materiaal door het productieproces heen wordt getransporteerd en de kwaliteit van het laatste onderdeel. Het zijn pin gates en edge gates en ze worden gekozen afhankelijk van het type mal dat gemaakt moet worden. De gate moet een gemakkelijke doorstroming van materialen in de matrijs mogelijk maken en tegelijkertijd de vorming van oppervlaktedefecten verminderen.

Poortafmetingen en plaatsing

Kleine poorten worden normaal gesproken gebruikt om wrijving te minimaliseren en slijtage van het materiaal te voorkomen. De dikte van het poortland is het deel van de poort dat de holte verbindt en zo dun mogelijk moet zijn, zodat het gemakkelijk kan worden gevuld. De locatie van de poort is belangrijk, meestal op het dikste gedeelte van de mal om een gelijkmatige verspreiding van materiaal te bereiken en defecten te minimaliseren.

Ontwerpoverwegingen

Sommige veelvoorkomende problemen, zoals sink marks en slechte vulling, kunnen worden opgelost door middel van goede gate- en runnersystemen. Om de productie-efficiëntie en de kwaliteit van onderdelen te verbeteren, is het effectief om de ontwerpen op bepaalde tijdstippen bij te werken op basis van de beste praktijken en feedback over het proces.

Industriële toepassingen van propyleenspuitgieten

PP-spuitgieten vindt vaak toepassingen in verschillende productiesectoren;

Voedselverpakkingen

Polypropyleen wordt veel gebruikt in voedselverpakkingen omdat het veilig is en een langere levensduur heeft. Afhaalcontainers en voedselbewaarproducten zoals bekers en containers worden gemaakt van PP-schuim voor thermische isolatie en bescherming. PP-materiaal wordt gebruikt bij het maken van plastic bekers en flessen voor dranken en voedselproducten omdat het materiaal niet reageert met vocht of chemische stoffen.

Consumptiegoederen

In de consumptiegoederenindustrie wordt polypropyleen geprefereerd vanwege de sterkte en de mogelijkheid om te worden gevormd. PP wordt gebruikt in kleine apparaten zoals blenders en haardrogers omdat het slagvastheid en gemakkelijke vorming biedt. Polypropyleen is veilig en duurzaam en wordt vaak gebruikt in spuitgieten speelgoedBovendien wordt de duurzaamheid van polypropyleen ook gebruikt in huishoudelijke producten zoals opbergbakken en keukengerei.

Automobiel

De automobielindustrie is een van de grootste gebruikers van polypropyleen omdat het materiaal licht van gewicht is en een hoge mate van sterkte heeft. PP wordt gebruikt in interieurbekledingsonderdelen zoals dashboard en panelen vanwege de veelzijdigheid van het materiaal in termen van uiterlijk en duurzaamheid. Er zijn ook handschoenenkastjes en spiegelbehuizingen van polypropyleen om de benodigde sterkte en bescherming tegen stoten te bieden.

Textiel

Het is algemeen bekend dat polypropyleenvezels essentieel zijn in verschillende textielgebieden vanwege hun sterkte en vlekbestendigheid. PP-vezeltapijten zijn bestand tegen slijtage en vlekken. PP wordt gebruikt voor meubels en auto-interieurs omdat het niet snel slijt en gemakkelijk schoon te maken is. Vanwege de uitstekende eigenschappen worden polypropyleenvezels gebruikt bij de productie van kleding die vocht afvoert, comfort en prestaties biedt.

Verpakkingsfolies

Een van de belangrijkste soorten verpakkingsfolies zijn polypropyleenfolies vanwege de sterkte en flexibiliteit die ze bieden. De toepassingen van BOPP (Biaxially Oriented Polypropylene) folies zijn in verpakkingen vanwege hun hoge helderheid, uitstekende mechanische eigenschappen en vocht- en zuurstofbarrière-eigenschappen. CPP (Cast Polypropylene) folies worden gebruikt voor warmteafdichtbaarheid in flexibele verpakkingstoepassingen voor een verscheidenheid aan producten.

Buizen en hulpstukken

Polypropyleenbuizen worden gebruikt in loodgieters- en industriële praktijken omdat ze chemisch inert zijn en eenvoudig kunnen worden geïnstalleerd. PP-leidingen worden gebruikt voor zowel warm als koud water vanwege hun sterkte en corrosiebestendigheid. In industriële toepassingen worden polypropyleenbuizen gebruikt in chemische en afvalverwerkingssystemen, en het materiaal is goed bedeeld met de sterkte en het vermogen om agressieve omstandigheden te weerstaan.

Samenvatting

Dit artikel geeft meer informatie over polypropyleen (PP) als een technische kunststof, inclusief de verschillende beschikbare typen, de eigenschappen van de PP en de complexiteit van het spuitgietproces. Het onderzoekt ook de uitdagingen die gepaard gaan met het selecteren van de juiste apparatuur, het aanpakken van problemen met betrekking tot productontwerp en het bespreken van de basisprincipes van matrijsontwerp. In dezelfde geest bespreekt het artikel enkele van de belangrijkste defecten die waarschijnlijk tijdens de productie optreden en hoe deze te corrigeren.

Om het beste PP-materiaal en de beste spuitgietproductie te garanderen, is het verstandig om advies in te winnen bij een ervaren leverancier. Een ervaren leverancier kan aanbevelingen doen over de meest geschikte PP-kunststof spuitgietvormen voor de functionele vereisten van uw product en het uiterlijk van het eindproduct, wat een succesvol project garandeert.

Veelgestelde vragen – Polypropyleen spuitgieten

Vraag 1. Wat zijn de belangrijkste categorieën polypropyleen pallets voor spuitgieten?

Voorbeelden hiervan zijn Homopolypropyleen (PP-H) voor stijfheid, Random Copolymer Polypropyleen (PP-R) voor flexibiliteit en Block Copolymer Polypropyleen (PP-B) voor slagvastheid.

Vraag 2. Wat moet er met polypropyleen gebeuren voordat het gegoten kan worden?

Polypropyleen moet minimaal 2 uur bij 80-90°C worden gedroogd om het vochtgehalte onder de 0,1% te brengen. Hierdoor wordt de gietkwaliteit verlaagd en wordt de vorming van producten van slechte kwaliteit voorkomen.

Vraag 3. Welke problemen kunnen zich voordoen bij het spuitgieten van polypropyleen?

Enkele van de meest voorkomende imperfecties zijn sink marks, flowlines, venting issues, kromtrekken en onvolledige vulling. Deze problemen kunnen worden opgelost door de dikte van de wand aan te passen, de venting groove te vergroten, de temperatuur van de mal te verhogen en de druk van de injectie te verhogen.