Formowanie wtryskowe polipropylenu lub formowanie wtryskowe PP, to technika formowania z wykorzystaniem polipropylenu, który jest rodzajem termoplastycznego materiału polimerowego, który jest wystawiany na działanie ciepła, aż do stopienia. Proces ten wymusza przepływ stopionego polimeru o niskiej lepkości do specjalnie zaprojektowanych form. Po schłodzeniu ciecz zamienia się w stały plastik i przyjmuje kształt formy. Ta technika jest najskuteczniejsza, gdy jest stosowana na polimerze w jego przetworzonej formie. Technika ta umożliwia tworzenie geometrii, które w innym przypadku byłyby trudne do osiągnięcia. Ciekawi Cię sam polipropylen? Teraz przyjrzyjmy się bliżej polipropylenowi i jego zastosowaniom, a także powodom jego popularności w formowaniu wtryskowym.

W tym artykule przedstawimy Państwu kompleksowy opis formowania wtryskowego polipropylenu oraz omówimy zalety materiału PP, biorąc pod uwagę jego zastosowanie w różnych sektorach produkcji.

Rodzaje polipropylenu stosowane w aplikacjach formowania

Do najczęściej stosowanych rodzajów propylenu w procesach formowania należą:

1. Homopolipropylen (PP-H)

PP-H, czyli homopolipropylen, jest najczęściej używanym rodzajem polipropylenu, charakteryzującym się wysoką sztywnością i wytrzymałością dzięki strukturze krystalicznej. Jest powszechnie stosowany w zastosowaniach, w których materiał będzie narażony na dużą siłę, jak w przypadku pojemników, części samochodowych i innych. PP-H ma dobrą odporność chemiczną i cieplną, dlatego jest stosowany w produktach takich jak wiadra i inne przybory gospodarstwa domowego. Jest jednak mniej elastyczny i dlatego nie jest tak skuteczny w bardziej elastycznych zastosowaniach.

2. Losowy kopolimer polipropylenu (PP-R)

PP-R to losowy kopolimer polipropylenu, który zawiera tylko niewielką ilość etylenu, co zwiększa jego elastyczność i odporność na uderzenia. Dzięki temu PP-R nadaje się do stosowania w systemach rurociągów, częściach samochodowych i wszelkich innych dobrach konsumpcyjnych, które mają mieć długi cykl życia. Ze względu na te właściwości jest powszechnie stosowany w rurach i pojemnikach na ciepłą i zimną wodę, gdzie wymagana jest wytrzymałość i elastyczność.

3. Blokowy kopolimer polipropylenu (PP-B)

PP-B to blokowy kopolimer polipropylenu, który ma strukturę blokową z etylenem, dzięki czemu ma lepszą udarność i elastyczność w porównaniu do PP-A. Ten typ jest stosowany w przemyśle samochodowym, w produkcji materiałów opakowaniowych odpornych na wstrząsy i innych ciężkich produktów konsumenckich. Sektor motoryzacyjny i przemysł opakowań ochronnych są idealne dla PP-B ze względu na jego elastyczność i właściwości tłumiące w zastosowaniach naprężonych.

Formowanie wtryskowe polipropylenu: Jak to działa? 

Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych PP zapewnia zaletę masowej produkcji identycznych części z tworzyw sztucznych. Duże wolumeny — od tysiąca do milionów identycznych części mogą być produkowane jednorazowo. Ponieważ zamierzona forma jest wielokrotnie wykorzystywana w procesie produkcji części. To sprawia, że formowanie wtryskowe polipropylenu jest kolejną odpowiednią opcją, aby sprostać dużemu zapotrzebowaniu i jednocześnie zapewnić, że wytwarzane produkty są tej samej jakości.

Warunki procesu formowania wtryskowego propylenu

Tabela 1: Parametry operacyjne dla formowania wtryskowego tworzyw sztucznych pp.

Parametr	Specyfikacja
Wymagania dotyczące suszenia	Suszyć w temperaturze 80–90°C (176–194°F) przez 2 godziny; poziom wilgotności musi być niższy niż 0,1%.
Zakres temperatur topnienia	220-280°C (428-536°F)
Zakres temperatur formy	20-80°C (68-176°F)
Temperatura ugięcia pod obciążeniem (HDT)	100°C (212°F) przy 0,46 MPa (66 PSI)
Temperatura wtrysku	32-66°C (90-150°F)
Wytrzymałość na rozciąganie	32 MPa (4700 psi)
Wytrzymałość na zginanie	41 MPa (6000 psi)
Gęstość	0,91 g/cm³
Ciśnienie formowania wtryskowego	Do 180 MPa
Współczynnik skurczu	1.5-2.0%

Porównanie gatunków polipropylenu do formowania wtryskowego

Porównajmy, różne polipropylen formowany wtryskowo klasy do procesu formowania.

Tabela 2: Dane techniczne różnych gatunków polipropylenu formowanego wtryskowo.

Typ polipropylenu	Wytrzymałość na rozciąganie	Wydłużenie przy zerwaniu	Sztywność zginania	Odporność na ciepło	Cechy charakterystyczne
Pro-faks 6323	4930 psi	11%	210 000 psi	199,0 °F	Uniwersalne zastosowanie, odporne na pęknięcia naprężeniowe
Pro-faks SG702	2900 psi	6%	150 000 psi	180,0 °F	Odporny na uderzenia, odpowiedni do stosowania w motoryzacji
Pro-faks 6523	4790 psi	12%	200 000 psi	190,0 °F	Sztywność, idealna do pakowania żywności
Pro-faks PD702	4500 psi	12%	170 000 psi	190,0 °F	Dobrze zachowuje wymiary, łatwy w obróbce
FHR P5M6K-048	3900 psi	11%	153 000 psi	183,0 °F	Zwiększona przejrzystość, atrakcyjność wizualna

Wytyczne projektowe dla części formowanych wtryskowo z polipropylenu

Formowanie polipropylenu jest łatwe, ale aby uzyskać najlepszy wynik, należy przestrzegać pewnych zasad projektowania. Ta sekcja koncentruje się na praktycznych zaleceniach, które są niezbędne do produkcji trwałych i wysokowydajnych komponentów polipropylenowych.

Kluczowe czynniki Living Hinges

Podczas projektowania zawiasów Living z polipropylenu dobrze jest pracować przy grubości od 0,2 mm do 0,51 mm. Aby uzyskać optymalną wydajność, promienie powinny być szerokie, a zawias powinien mieć płaskie ramię. Takie podejście projektowe zapewnia elastyczność i wytrzymałość, aby wytrzymać użytkowanie zawiasu przy wielokrotnym użyciu.

Wytyczne dotyczące grubości ścianek

W przypadku części polipropylenowych grubość ścianek produktu nie może przekraczać 0,635 mm do 3,81 mm. Grube części powinny również mieć płynne zmiany grubości od jednego poziomu do drugiego, aby uniknąć wad, takich jak zapadnięcia. Ponadto żebra powinny być w najlepszym przypadku mniejsze niż połowa grubości sąsiednich ścianek, aby zapewnić wytrzymałość i zapobiec tworzeniu się pustych przestrzeni konstrukcyjnych.

Promienie w projekcie

Promienie w projekcie formy pomagają również w redukcji koncentracji naprężeń. W związku z tym znacząco wpływają na cykl życia części. Sugerowany promień powinien wynosić co najmniej dwadzieścia pięć procent grubości ścianki. Promień krzywizny powinien wynosić 75% grubości ścianki, co zapewnia zarówno wytrzymałość, jak i doskonałe wykończenie powierzchni.

Zalecenia dotyczące kąta pochylenia

Polipropylen może przyjmować bardzo małe kąty pochylenia, nawet do jednego stopnia, co jest wystarczające dla większości części. Ale jeśli Twoja część ma teksturowane powierzchnie, zaleca się zwiększenie kąta pochylenia do pięciu stopni, w zależności od głębokości tekstury. W przypadku wypełnionych materiałów polipropylenowych może być konieczne zastosowanie kąta pochylenia do dziesięciu stopni, aby ułatwić wysuwanie części i poprawić jakość końcowej części.

Ustawianie tolerancji części 

Wymagania dotyczące tolerancji części polipropylenowych można podzielić na tolerancję komercyjną lub tolerancję precyzyjną. Tolerancje komercyjne są stosunkowo większe i tańsze w porównaniu z tolerancjami precyzyjnymi, które są precyzyjne, ale drogie. Na przykład tolerancja komercyjna dla części o średnicy 20 mm będzie wynosić około ± 0,125 mm, podczas gdy tolerancja precyzyjna dla tej samej części wynosi około 0,075 mm. Dlatego też kluczowe jest zrozumienie, że jeśli wymagane są węższe tolerancje, mogą one mieć duży wpływ na koszty produkcji.

Przetwarzanie materiałów polipropylenowych

Polipropylen ma temperaturę topnienia w zakresie 160-170°C, co oznacza, że podczas przetwarzania materiału wymagana jest prawidłowa kontrola temperatury. Ponadto kluczowe jest wysuszenie granulat polipropylenowy do formowania wtryskowego proces. Aby uzyskać optymalne rezultaty i części bez rozchyleń, wilgotność musi być utrzymywana poniżej 0,02%.

Formowanie wtryskowe

Ten Formowanie wtryskowe PP temperatura jest potrzebna w granicach 220°C i 280°C, podczas gdy temperatura formy wynosi od 30°C do 80°C. Warunki te są następujące, aby uzyskać właściwy przepływ i krzepnięcie. Czas cyklu jest kolejnym krytycznym czynnikiem. Zwykle odnosi się do czasu potrzebnego na ukończenie cyklu i powinien zostać skrócony, aby uniknąć odkształceń, a wydajne chłodzenie jest ważne. Ponadto kanały chłodzące muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby umożliwić równomierne rozprowadzanie ciepła na całej powierzchni.

Przetwarzanie ekstruzyjne

Ekstruzję przeprowadza się poprzez topienie polipropylenu w temperaturze od 210°C do 250°C. Kontrola temperatury i szybkość chłodzenia to dwa krytyczne czynniki, które muszą być dobrze kontrolowane, aby umożliwić formowanie pożądanych właściwości produktu.

Matryca wytłaczająca jest krytycznym elementem procesu. Musi być zaprojektowana tak, aby nie dopuścić do jej pęcznienia i kontrolować przepływ materiału, który jest wytłaczany, aby uzyskać pożądaną jakość produktu końcowego.

Formowanie rozdmuchowe

Proces formowania rozdmuchowego obejmuje podgrzewanie polipropylenu, a następnie formowanie go w parison i rozdmuchiwanie w formie. Temperatura i ciśnienie nadmuchu powinny być ściśle utrzymywane, aby uzyskać pożądany kształt produktu. Wypychanie Chłodzenie części jest wymagane, aby zachować kształt i wymiary części. Szybkość chłodzenia powinna zależeć od rozmiaru i złożoności danej części.

Kontrola jakości:

Dwa obszary o szczególnym znaczeniu to:

• Środki sanitarne i proceduralne dotyczące przechowywania Czystość polipropylenu zależy od procedur obchodzenia się z nim, jego przechowywania oraz czystości sprzętu.
• Kontrola jakości Okresowe kontrole przeprowadzane w trakcie przetwarzania pozwalają upewnić się, że materiał i produkt końcowy charakteryzują się odpowiednią jakością i standardem oraz spełniają wymagania.

Jakie są zalety formowania wtryskowego propylenu?

Oto zalety formowania wtryskowego polipropylenu:

• Przystępność cenowa: Formowanie wtryskowe polipropylenu jest stosunkowo tanie, zwłaszcza w przypadku produkcji wymagających dużych ilości. Proces ten charakteryzuje się niskim kosztem materiału i niewielkimi stratami, ponieważ nadmiar materiału można ponownie wykorzystać w systemie. Ta wydajność oznacza, że duże wolumeny produkcji są oferowane po niższych cenach jednostkowych niż w przypadku mniejszych wolumenów produkcji.
• Krótki czas cyklu: Proces formowania wtryskowego pozwala na produkcję dużych ilości części w najkrótszym możliwym czasie. Polipropylen ma dobre właściwości termiczne, dzięki czemu formy można szybko napełniać i chłodzić, co zwiększa tempo produkcji i czas realizacji.
• Doskonała odporność na działanie chemikaliów:Polipropylen jest wysoce odporny na wiele substancji chemicznych, takich jak kwasy, zasady i rozpuszczalniki organiczne. Ta właściwość sprawia, że nadaje się do zastosowań w ekstremalnych warunkach, w tym części samochodowych i zbiorników chemicznych.
• Najmniejszy wpływ: Polipropylen ma mniejszą wytrzymałość na uderzenia w porównaniu do HDPE, jednak kopolimer polipropylenu ma dobrą wytrzymałość na uderzenia. To sprawia, że jest preferowanym wyborem dla produktów, które wymagają wytrzymałości mechanicznej i odporności na uderzenia, na przykład w motoryzacji i trwałych dobrach konsumpcyjnych.
• Stabilność wymiarowa:Po schłodzeniu polipropylen ma wysoką stabilność wymiarową. Ta stabilność jest bardzo istotna, aby zagwarantować, że formowane części pasują prawidłowo i wykonują swoje zamierzone zadania bez konieczności dalszych modyfikacji.
• Niska absorpcja wilgoci: Polipropylen ma niewielką lub żadną zdolność pochłaniania wilgoci, dlatego wytrzymałość i wymiary materiału nie zmieniają się po narażeniu na różne poziomy wilgotności. Ta właściwość sprawia, że nadaje się do stosowania w zastosowaniach, w których materiał jest narażony na wilgoć przez większość czasu.
• Charakterystyka przepływu: Ze względu na korzystne właściwości przepływu łatwiej jest przetwarzać polipropylen, co ułatwia proces formowania. Umożliwia to produkcję dużych ilości formowanych produktów, a także pomaga przezwyciężyć typowe problemy z formowaniem, takie jak odkształcanie lub brak wypełnienia.

Jakie są ograniczenia formowania wtryskowego propylenu?

Do wad formowania wtryskowego polipropylenu zalicza się:

• Wysoka przewodność cieplna:Polipropylen ma niską odporność cieplną, dlatego nie można go stosować w obszarach o wysokiej temperaturze. Polipropylen ma słabą stabilność termiczną, a części z niego wykonane mogą się odkształcać lub tracić wytrzymałość w temperaturach powyżej 100°C (212°F).
• Stabilność UV Polipropylen nie jest bardzo odporny na promieniowanie UV, a po długim wystawieniu na działanie promieni UV ulega degradacji, blaknąc do niepożądanego koloru, stając się kruchy i wykazując niskie właściwości mechaniczne. To ograniczenie sprawia, że konieczne jest stosowanie stabilizatorów UV lub powłok, zwłaszcza gdy produkt ma być używany na zewnątrz.
• Wysoki współczynnik skurczu: Nawet 1,5% do 2,0% kurczy się polipropylenu, części wykonane z tego materiału mogą się odkształcać lub ulegać zmianom wymiarowym, jeśli nie są dobrze kontrolowane. Może to również wpłynąć na jakość produktu końcowego, ponieważ wydajność produktu może być zagrożona, gdy wymagana jest precyzja.
• Nie nadaje się do zastosowań o dużym naprężeniu: Chociaż polipropylen ma dobrą odporność na uderzenia, nie oferuje wysokiej wytrzymałości i sztywności. W zastosowaniach, w których na część nakładane są duże obciążenia rozciągające lub zginające, PP może nie oferować wystarczającej wytrzymałości.
• Ograniczona możliwość tworzenia małych funkcji: Chociaż polipropylen ma wiele zastosowań, niełatwo jest produkować bardzo małe elementy i skomplikowane detale. Charakterystyka przepływu materiału i właściwości chłodzące mogą zmniejszyć poziom szczegółowości w bardzo drobnych projektach.
• Mniejsza liczba dostępnych kolorów: Polipropylen ma mniejszy wybór kolorów w porównaniu do innych tworzyw sztucznych na rynku. Uderzające konkretne lub nawet pożądane odcienie mogą być możliwe tylko przy pomocy barwników lub innych rodzajów obróbki.

Części wspólne produkowane metodą wtrysku polipropylenu

Formowanie wtryskowe propylenu pozwala na produkcję następujących części:

• Panele pulpitu nawigacyjnego
• Schowki na rękawiczki
• Obudowy lusterek
• Pojemniki plastikowe
• Przybory kuchenne
• Pojemniki na żywność
• Skrzynie i palety
• Obudowy urządzeń medycznych: mnóstwo formowanie wtryskowe w medycynie części wykonane z materiału PP.
• Rury hydrauliczne
• Zabawki: Wiele zabawek wykonanych jest metodą wtryskową z tworzyw ABS i PP.

Bramy i kanały w narzędziu do formowania wtryskowego polipropylenu

W formowaniu wtryskowym polipropylenu, wlewy i kanały wtryskowe stanowią jedne z najważniejszych cech, które kontrolują przepływ stopionego materiału do wnęki formy. Konstrukcja tych elementów powinna umożliwiać prawidłowe wypełnienie, a jakość gotowych części powinna być bardzo wysoka.

Projekt wlewu

Wlew służy jako kanał dla stopionego polipropylenu, łącząc wtryskarkę z gniazdem formy. Jest to konstrukcja cylindryczna z częścią kulistą na końcu, która prawidłowo pasuje do dyszy maszyny. Jest to krytyczne, aby zapobiec wyciekom i zapewnić płynny przepływ materiałów przez system i sprzęt.

System biegaczy

Stopiony polipropylen przepływa przez kanały od wlewu do wnęki formy. Formy z wieloma wnękami projektują swoje kanały z rozgałęzieniami, aby równomiernie rozprowadzić materiał. Sugerujemy stosowanie zimnych ślimaków na łączeniach, aby zapobiec wczesnemu sztywnieniu i zapewnić swobodny przepływ. Średnice kanałów wahają się od 4 do 7 mm, aby zapewnić optymalny przepływ i chłodzenie formy. 

Funkcjonalność bramy

Wrota to ostatni otwór, przez który stopiony polipropylen może wpływać do wnęki formy. Wymiary i rodzaj wlotu decydują o sposobie transportu materiału w całym procesie produkcyjnym i jakości ostatniej części. Są to wloty sworzniowe i wloty krawędziowe, a ich wybór zależy od rodzaju formy, która ma zostać wykonana. Wlot powinien umożliwiać łatwy przepływ materiałów do formy, jednocześnie zmniejszając powstawanie wad powierzchniowych.

Rozmiar i umiejscowienie bramki

Małe wlewki są zazwyczaj używane w celu zminimalizowania tarcia i zapobiegania zużyciu materiału. Grubość wlewka to część wlewka, która łączy się z wnęką i powinna być jak najcieńsza, aby można ją było łatwo wypełnić. Lokalizacja wlewka jest ważna, zwykle znajduje się w najgrubszej części formy, aby uzyskać równomierne rozłożenie materiału i zminimalizować wady.

Rozważania projektowe

Niektóre z typowych problemów, takich jak ślady zapadnięć i słabe wypełnienie, można rozwiązać za pomocą odpowiednich systemów wlewowych i kanałowych. Aby poprawić wydajność produkcji i jakość części, skuteczne jest aktualizowanie projektów w pewnych odstępach czasu na podstawie najlepszych praktyk i opinii na temat procesu.

Zastosowania przemysłowe formowania wtryskowego propylenu

Formowanie wtryskowe PP często znajduje zastosowanie w różnych sektorach produkcji;

Opakowania spożywcze

Polipropylen jest szeroko stosowany w opakowaniach żywności, ponieważ jest bezpieczny i ma dłuższą żywotność. Pojemniki na wynos i produkty do przechowywania żywności, takie jak kubki i pojemniki, są wykonane z pianki PP w celu zapewnienia izolacji termicznej i ochrony. Materiał PP jest stosowany do produkcji plastikowych kubków i butelek na napoje i produkty spożywcze, ponieważ materiał ten nie reaguje z wilgocią ani substancjami chemicznymi.

Dobra konsumpcyjne

W przemyśle dóbr konsumpcyjnych polipropylen jest preferowany ze względu na swoją wytrzymałość i możliwość formowania. PP jest stosowany w małych urządzeniach, takich jak blendery i suszarki do włosów, ponieważ zapewnia wytrzymałość na uderzenia i łatwość formowania. Polipropylen jest bezpieczny i trwały, a często jest stosowany w zabawki formowane wtryskowoPonadto, trwałość polipropylenu jest również wykorzystywana w produktach gospodarstwa domowego, takich jak pojemniki do przechowywania i przybory kuchenne.

Automobilowy

Przemysł motoryzacyjny jest jednym z głównych użytkowników polipropylenu, ponieważ materiał ten jest lekki i ma wysoki stopień wytrzymałości. PP jest wykorzystywany w elementach wykończenia wnętrza, takich jak deska rozdzielcza i panele, ze względu na wszechstronność materiału pod względem wyglądu i trwałości. Istnieją również polipropylenowe schowki na rękawiczki i obudowy lusterek, które zapewniają potrzebną wytrzymałość i ochronę przed uderzeniami.

Tekstylia

Powszechnie wiadomo, że włókna polipropylenowe są niezbędne w różnych obszarach tekstylnych ze względu na ich wytrzymałość i odporność na plamy. Dywany z włókien PP są odporne na zużycie i plamy. PP jest stosowany do mebli i wnętrz samochodowych, ponieważ nie zużywa się łatwo i jest łatwy do czyszczenia. Ze względu na swoje doskonałe właściwości włókna polipropylenowe są stosowane w produkcji odzieży, która odprowadza wilgoć, zapewniając komfort i wydajność.

Folie opakowaniowe

Jednym z najważniejszych rodzajów folii opakowaniowych są folie polipropylenowe ze względu na ich wytrzymałość i elastyczność. Zastosowania folii BOPP (polipropylen dwuosiowo zorientowany) to opakowania ze względu na ich wysoką przejrzystość, doskonałe właściwości mechaniczne oraz właściwości barierowe dla wilgoci i tlenu. Folie CPP (polipropylen odlewany) są stosowane do zgrzewania termicznego w elastycznych opakowaniach dla różnych produktów.

Rury i kształtki

Rury polipropylenowe są stosowane w instalacjach hydraulicznych i przemysłowych, ponieważ są chemicznie obojętne i można je łatwo instalować. Rury instalacyjne PP są stosowane zarówno do ciepłej, jak i zimnej wody ze względu na ich wytrzymałość i odporność na korozję. W zastosowaniach przemysłowych rury polipropylenowe są stosowane w systemach przetwarzania chemikaliów i odpadów, a materiał ten jest dobrze wyposażony w wytrzymałość i zdolność do wytrzymywania agresywnych warunków.

Streszczenie

W tym artykule znajdziesz więcej informacji na temat polipropylen (PP) jako tworzywo sztuczne inżynieryjne, w tym różne dostępne rodzaje, właściwości PP i złożoność procesu formowania wtryskowego. Analizuje również wyzwania związane z wyborem odpowiedniego sprzętu, rozwiązuje problemy związane z projektowaniem produktu i omawia podstawy projektowania form. W tym samym duchu artykuł omawia niektóre z głównych wad, które mogą wystąpić podczas produkcji, i sposoby ich korygowania.

Aby zapewnić najlepszy materiał PP i produkcję formowania wtryskowego, warto zasięgnąć porady doświadczonego dostawcy. Doświadczony dostawca może udzielić rekomendacji dotyczących najbardziej odpowiednich form wtryskowych z tworzywa sztucznego PP dla wymagań funkcjonalnych Twojego produktu i wyglądu produktu końcowego, zapewniając udany projekt.

FAQ – Formowanie wtryskowe polipropylenu

P1. Jakie są główne kategorie palet polipropylenowych do formowania wtryskowego?

Należą do nich homopolimer polipropylenowy (PP-H) zapewniający sztywność, kopolimer losowy polipropylenu (PP-R) zapewniający elastyczność oraz kopolimer blokowy polipropylenu (PP-B) zapewniający odporność na uderzenia.

P2. Co należy zrobić z polipropylenem przed formowaniem?

Polipropylen musi być suszony w temperaturze 80-90°C przez nie mniej niż 2 godziny, aby obniżyć zawartość wilgoci poniżej 0,11TP5, co pozwala na obniżenie jakości formowania i zapobiega powstawaniu produktów o niskiej jakości.

P3. Jakie problemy mogą wystąpić podczas formowania wtryskowego polipropylenu?

Do najczęstszych niedoskonałości należą zapadliska, linie przepływu, problemy z odpowietrzaniem, wypaczenia i niepełne wypełnienie. Problemy te można rozwiązać, dostosowując grubość ścianki, zwiększając rowek odpowietrzający, temperaturę formy i ciśnienie wtrysku.