De laatste jaren is er een groeiende vraag naar milieuvriendelijke en duurzame producten. Als gevolg hiervan stappen steeds meer fabrikanten over op biobased plastics, zoals polymelkzuur (PLA), als vervanging voor conventionele op aardolie gebaseerde plastics. PLA is een biologisch afbreekbaar en composteerbaar materiaal gemaakt van hernieuwbare bronnen, zoals maïszetmeel, suikerriet of cassave. Als het gaat om het produceren van complexe en grote onderdelen, is spuitgieten het ideale proces om te overwegen. In deze blogpost duiken we in de wereld van PLA-spuitgietenen ontdek de voordelen, uitdagingen en beste praktijken van dit fascinerende proces.

Wat is PLA-spuitgieten?

Spuitgieten is een veelgebruikt productieproces voor het produceren van onderdelen door gesmolten materiaal in een mal te injecteren. De mal wordt vervolgens afgekoeld en het gestolde onderdeel wordt uit de mal verwijderd. Spuitgieten is snel, efficiënt en kosteneffectief voor het produceren van onderdelen met een hoog volume met nauwe toleranties en complexe vormen.

PLA is een thermoplastisch polymeer dat verschillende voordelen heeft ten opzichte van conventionele op aardolie gebaseerde kunststoffen. Allereerst is het een biobased materiaal, wat het een duurzamere optie maakt voor zowel consumenten als fabrikanten.

Bovendien is het biologisch afbreekbaar en composteerbaar, waardoor de impact op het milieu wordt verminderd. Verder is het een veilig en niet-giftig materiaal, waardoor het ideaal is voor voedselverpakkingen en medische toepassingen. Tot slot heeft PLA een laag smeltpunt en een hoge kristallisatiesnelheid, waardoor het geschikt is voor spuitgieten.

Er zijn echter enkele kenmerken van PLA die de geschiktheid voor spuitgieten beïnvloeden. PLA heeft bijvoorbeeld een lagere smelttemperatuur en een hogere thermische stabiliteit vergeleken met op aardolie gebaseerde kunststoffen.

Als gevolg hiervan is het gevoeliger voor degradatie tijdens verwerking en opslag. Bovendien is PLA hygroscopischer, wat betekent dat het vocht uit de lucht absorbeert, wat de mechanische eigenschappen en verwerkingsomstandigheden kan beïnvloeden.

Kan PLA worden spuitgegoten?

Ja, PLA (Polylactic Acid) kan worden spuitgegoten. PLA is een thermoplastisch materiaal dat kan worden gesmolten en gegoten in verschillende vormen en maten met behulp van het spuitgietproces. Dit proces omvat het verwarmen van de PLA-korrels tot een gesmolten toestand en het injecteren ervan in een mal onder hoge druk. De mal wordt vervolgens afgekoeld en het gestolde deel wordt uit de mal verwijderd. PLA is een populair materiaal voor spuitgieten vanwege de milieuvriendelijkheid, biologische afbreekbaarheid en lagere smelttemperatuur in vergelijking met conventionele op aardolie gebaseerde kunststoffen. Er zijn echter enkele uitdagingen verbonden aan het spuitgieten van PLA, zoals kromtrekken en krimpen, porositeit en verzakkingen, en degradatie en degradatieproducten, die moeten worden overwonnen om hoogwaardige en consistente resultaten te bereiken.

Het proces van PLA-spuitgieten

Het proces van PLA-spuitgieten bestaat uit verschillende fasen, van het voorbewerken van het ruwe materiaal tot het nabewerken van het afgewerkte onderdeel. Hieronder volgt een stapsgewijze handleiding voor het proces van PLA-kunststof spuitgieten.

Voorbewerking van PLA-pellets: Voordat het spuitgietproces kan beginnen, moeten de PLA-pellets worden voorbewerkt. Dit omvat het drogen van de pellets tot een bepaald vochtgehalte om degradatie te voorkomen en de verwerkingsomstandigheden te verbeteren. De droogtemperatuur en -tijd variëren afhankelijk van het type PLA dat wordt gebruikt en het vochtgehalte.

Spuitgietmachine en componenten: De spuitgietmachine bestaat uit verschillende componenten, waaronder de trechter, het vat, de schroef, het mondstuk en de mal. De trechter is waar de PLA-korrels worden opgeslagen, terwijl het vat de plaats is waar het materiaal wordt verhit en gesmolten. De schroef is verantwoordelijk voor het transporteren van het gesmolten materiaal naar het mondstuk en het mondstuk is verantwoordelijk voor het injecteren van het gesmolten materiaal in de mal.

De machineparameters instellen: De machineparameters, zoals de injectiesnelheid, druk en temperatuur, moeten correct worden ingesteld om ervoor te zorgen dat het afgewerkte onderdeel voldoet aan de gewenste specificaties. De injectiesnelheid en druk bepalen de stroomsnelheid en verpakkingsdruk van het gesmolten materiaal, terwijl de temperatuur de viscositeit en vloeibaarheid van het materiaal bepaalt.

Spuitgietproces: Het spuitgietproces begint met het smelten van de PLA-korrels in de cilinder. Het gesmolten materiaal wordt vervolgens naar het mondstuk getransporteerd en in de mal gespoten. De mal wordt onder druk vastgeklemd en het gesmolten materiaal vult de holtes van de mal.

De mal wordt vervolgens afgekoeld en het gestolde deel wordt uit de mal gehaald. De afkoeltijd is afhankelijk van de grootte en vorm van het onderdeel, evenals de materiaaleigenschappen van de PLA.

Koelen en ontvormen: De mal wordt gekoeld met een combinatie van water- en luchtcirculatie om ervoor te zorgen dat het onderdeel snel en gelijkmatig stolt. De koeltijd is afhankelijk van de grootte en vorm van het onderdeel, evenals het ontwerp van de mal. Zodra het onderdeel is gestold, wordt de mal geopend en wordt het onderdeel uit de mal gehaald.

Nabewerking en afwerking: De laatste stap in het spuitgietproces is nabewerking en afwerking. Dit kan het trimmen van de poort, het verwijderen van eventuele bramen en het schuren of polijsten van het oppervlak van het onderdeel omvatten. De laatste stap is het inspecteren van het onderdeel op defecten en ervoor zorgen dat het voldoet aan de gewenste specificaties.

Uitdagingen bij PLA-kunststofspuitgieten

Terwijl PLA-kunststof spuitgieten biedt veel voordelen, maar er zijn ook verschillende uitdagingen die overwonnen moeten worden om kwalitatief hoogwaardige en consistente resultaten te behalen. Enkele van de meest voorkomende uitdagingen zijn:

Kromtrekken en krimpen: een van de grootste uitdagingen in PLA-kunststof spuitgieten is kromtrekken en krimpen. Dit komt door de lagere smelttemperatuur en hogere thermische stabiliteit van PLA vergeleken met conventionele op aardolie gebaseerde kunststoffen. Om kromtrekken en krimpen te minimaliseren, is het belangrijk om een goed matrijsontwerp te gebruiken, met adequate poort- en geleidersystemen, en om de matrijstemperatuur en koelsnelheid te controleren.

Porositeit en verzakkingen: Porositeit en verzakkingen zijn veelvoorkomende defecten die optreden wanneer het materiaal de malholte niet gelijkmatig vult, wat resulteert in luchtzakken en oppervlakte-imperfecties. Om porositeit en verzakkingen te minimaliseren, is het belangrijk om een hoogwaardig, nieuw PLA-materiaal te gebruiken en de injectiesnelheid en -druk dienovereenkomstig aan te passen.

Degradatie en degradatieproducten: Degradatie en degradatieproducten kunnen optreden wanneer de PLA wordt blootgesteld aan hoge temperaturen, vocht en UV-straling. Om degradatie en degradatieproducten te voorkomen, is het belangrijk om de PLA-pellets op een droge en koele plaats op te slaan en de juiste droog- en verwerkingsomstandigheden te gebruiken.

Laag smeltpunt en thermische stabiliteit: Het lage smeltpunt en de thermische stabiliteit van PLA kunnen het lastig maken om consistente resultaten te behalen, vooral bij het produceren van onderdelen met complexe vormen en nauwe toleranties. Om deze uitdaging te overwinnen, is het belangrijk om een hoogwaardig, nieuw PLA-materiaal te gebruiken en de verwerkingsomstandigheden dienovereenkomstig aan te passen.

Beste praktijken voor PLA-spuitgieten

Om hoogwaardige en consistente resultaten te behalen bij PLA-spuitgieten, is het belangrijk om de beste werkwijzen te volgen en rekening te houden met de volgende factoren:

Optimale droging van PLA-pellets: Om ervoor te zorgen dat de PLA-pellets vochtvrij zijn en klaar voor verwerking, is het belangrijk om de pellets te drogen tot een bepaald vochtgehalte met behulp van een luchtontvochtiger of droger. De droogtemperatuur en -tijd zijn afhankelijk van het type PLA dat wordt gebruikt en het vochtgehalte.

Juiste gate en runner ontwerp: Om ervoor te zorgen dat het gesmolten materiaal de matrijsholte gelijkmatig en zonder defecten vult, is het belangrijk om een juist gate en runner ontwerp te gebruiken. Het gate en runner ontwerp moet worden geoptimaliseerd voor de grootte en vorm van het onderdeel, evenals de materiaaleigenschappen van de PLA.

Gecontroleerde matrijstemperatuur en koelsnelheid: Om kromtrekken en krimpen te minimaliseren en een consistente onderdeelkwaliteit te bereiken, is het belangrijk om de matrijstemperatuur en koelsnelheid te controleren. De matrijstemperatuur moet op een consistent niveau worden gehouden en de koelsnelheid moet dienovereenkomstig worden aangepast om ervoor te zorgen dat het onderdeel snel en gelijkmatig stolt.

Selectie van geschikte procesomstandigheden: Om de beste resultaten te behalen, is het belangrijk om de geschikte procesomstandigheden te selecteren, waaronder de injectiesnelheid, druk en cyclustijd. Deze omstandigheden moeten worden aangepast op basis van de grootte en vorm van het onderdeel, evenals de materiaaleigenschappen van de PLA.

Gebruik van hoogwaardig, maagdelijk PLA-materiaal: Om de beste resultaten te behalen en defecten te minimaliseren, is het belangrijk om hoogwaardig, maagdelijk PLA-materiaal te gebruiken. Dit zal helpen om porositeit en verzakkingen te verminderen, en degradatie en degradatieproducten te minimaliseren.

Regelmatig onderhoud en reiniging van de mal: Regelmatig onderhoud en reiniging van de mal helpen ervoor te zorgen dat de mal in goede staat is en dat de onderdelen consistent worden geproduceerd. Dit omvat het reinigen van de mal na elke cyclus, het controleren op slijtage of schade en het repareren of vervangen van versleten of beschadigde onderdelen indien nodig.

Conclusie

Concluderend, PLA-spuitgieten is een veelzijdig en milieuvriendelijk proces dat veel voordelen biedt, waaronder verminderde emissies, lager energieverbruik en verbeterde duurzaamheid. Er zijn echter ook verschillende uitdagingen die overwonnen moeten worden om hoogwaardige en consistente resultaten te behalen.

Door best practices te volgen en rekening te houden met de hierboven besproken factoren, is het mogelijk om kwalitatief hoogwaardige en consistente resultaten te behalen in PLA-kunststof spuitgieten.

Sincere Tech is een van de top 10 op maat gemaakte spuitgietmal & spuitgietbedrijven in China, wij bieden PLA-spuitgieten en andere kunststofinjectie gieten service, als u op zoek bent naar PLA-spuitgieten, neem dan gerust contact met ons op.