Inleiding: Spuitgieten is het primaire proces in de productie van cosmetische verpakkingsmaterialen. Het spuitgietproces is vaak de eerste stap en bepaalt direct de productkwaliteit en productiviteit. Bij het instellen van het spuitgietproces moet rekening worden gehouden met zeven factoren, zoals krimp, vloeibaarheid, kristalliniteit, warmtegevoelige en gemakkelijk hydrolyseerbare kunststoffen, spanningsscheuren en smeltbreuk, thermische prestaties en afkoelsnelheid, en vochtabsorptie. Dit artikel is geschreven doorShanghai regenboogpakketDeel de relevante inhoud van deze 7 factoren met je vrienden in de toeleveringsketen van Youpin, zodat zij deze als referentie kunnen gebruiken:
Spuitgieten
Spuitgieten, ook wel injectievormen genoemd, is een vormmethode die injectie en matrijsvorming combineert. De voordelen van spuitgieten zijn een hoge productiesnelheid, hoge efficiëntie, automatiseringsmogelijkheden, een breed scala aan kleuren, vormen (van eenvoudig tot complex) en afmetingen (van groot tot klein), nauwkeurige afmetingen, eenvoudige aanpassingsmogelijkheden en de mogelijkheid om complexe vormen te produceren. Spuitgieten is geschikt voor massaproductie en voor de verwerking van producten met complexe vormen. Bij een bepaalde temperatuur wordt het volledig gesmolten plastic materiaal door een schroef geroerd, onder hoge druk in de matrijs geïnjecteerd en vervolgens afgekoeld en gestold tot een gevormd product. Deze methode is geschikt voor de massaproductie van onderdelen met complexe vormen en is een van de belangrijkste verwerkingsmethoden.
01
Krimp
De factoren die de krimp van thermoplastisch spuitgietwerk beïnvloeden, zijn als volgt:
1) Soorten kunststoffen: Tijdens het spuitgietproces van thermoplastische kunststoffen treden er nog steeds volumeveranderingen op als gevolg van kristallisatie, sterke interne spanningen, grote restspanningen die in de kunststofonderdelen zijn vastgelegd, sterke moleculaire oriëntatie en andere factoren. Daarom is de krimpsnelheid, het krimpbereik en de richting van de krimp duidelijker dan bij thermohardende kunststoffen. Bovendien is de krimp na het spuitgieten, gloeien of conditioneren onder vochtige omstandigheden over het algemeen groter dan bij thermohardende kunststoffen.
2) De eigenschappen van het kunststofonderdeel. Wanneer het gesmolten materiaal in contact komt met het oppervlak van de matrijs, koelt de buitenste laag onmiddellijk af en vormt een vaste laag met een lage dichtheid. Door de slechte warmtegeleiding van het plastic koelt de binnenste laag van het kunststofonderdeel langzaam af en vormt een vaste laag met een hoge dichtheid die sterk krimpt. Daarom zullen de wanddikte, de langzame afkoeling en de dikte van de laag met hoge dichtheid sterker krimpen.
Daarnaast hebben de aanwezigheid of afwezigheid van inzetstukken, evenals de lay-out en het aantal inzetstukken, direct invloed op de richting van de materiaalstroom, de dichtheidsverdeling en de krimpweerstand. De eigenschappen van kunststofonderdelen hebben daarom een grote invloed op krimp en de richting waarin deze krimpt.
3) Factoren zoals de vorm, grootte en verdeling van de toevoeropening hebben direct invloed op de richting van de materiaalstroom, de dichtheidsverdeling, het drukbehoud, het krimpeffect en de vormtijd. Directe toevoeropeningen en toevoeropeningen met een grote doorsnede (vooral dikkere doorsneden) vertonen minder krimp maar een grotere richtingsgevoeligheid, terwijl kortere toevoeropeningen met een kleinere breedte en lengte een lagere richtingsgevoeligheid hebben. De openingen die zich dicht bij de toevoeropening bevinden of parallel lopen aan de richting van de materiaalstroom, zullen meer krimpen.
4) Vormomstandigheden De matrijstemperatuur is hoog, het gesmolten materiaal koelt langzaam af, de dichtheid is hoog en de krimp is groot. Vooral bij kristallijn materiaal is de krimp groter vanwege de hoge kristalliniteit en de grote volumeveranderingen. De temperatuurverdeling in de matrijs is ook van invloed op de interne en externe koeling en de dichtheidsuniformiteit van het kunststofonderdeel, wat direct de grootte en richting van de krimp van elk onderdeel beïnvloedt.
Bovendien hebben de druk en de tijd een grote invloed op de krimp. Bij een hoge druk en een lange tijd is de krimp kleiner, maar de richting ervan groter. Een hoge injectiedruk, een klein verschil in smeltviscositeit, een lage schuifspanning tussen de lagen en een grote elastische terugvering na het ontvormen zorgen ervoor dat de krimp op een geschikte manier kan worden verminderd. Een hoge materiaaltemperatuur resulteert in een grote krimp, maar een kleine richting ervan. Door de matrijstemperatuur, de druk, de injectiesnelheid en de afkoeltijd tijdens het spuitgieten aan te passen, kan de krimp van het kunststofonderdeel dus op een geschikte manier worden beïnvloed.
Bij het ontwerpen van de matrijs wordt, rekening houdend met het krimpbereik van verschillende kunststoffen, de wanddikte en vorm van het kunststofonderdeel, de grootte en verdeling van de inlaatopening, de krimpsnelheid van elk onderdeel van het kunststofonderdeel bepaald op basis van ervaring, waarna de matrijsgrootte wordt berekend.
Voor zeer nauwkeurige kunststofonderdelen en wanneer het moeilijk is om de krimp te bepalen, dienen over het algemeen de volgende methoden te worden gebruikt bij het ontwerpen van de matrijs:
Kies een kleinere krimpfactor voor de buitendiameter van het kunststofonderdeel en een grotere krimpfactor voor de binnendiameter, zodat er na de testmal nog ruimte is voor correctie.
Proefmatrijzen bepalen de vorm, grootte en vormomstandigheden van het aanspuitsysteem.
De kunststof onderdelen die nabewerkt moeten worden, worden onderworpen aan een nabewerking om de maatverandering te bepalen (de meting moet 24 uur na het ontvormen plaatsvinden).
Corrigeer de mal op basis van de werkelijke krimp.
Probeer de mal opnieuw en pas de procesomstandigheden dienovereenkomstig aan om de krimpwaarde enigszins te wijzigen, zodat deze voldoet aan de eisen van het kunststofonderdeel.
02
vloeibaarheid
1) De vloeibaarheid van thermoplasten kan over het algemeen worden geanalyseerd aan de hand van een reeks indexen zoals moleculair gewicht, smeltindex, Archimedes-spiraalstroomlengte, schijnbare viscositeit en stroomverhouding (proceslengte/wanddikte van het kunststofonderdeel).
Een laag moleculair gewicht, een brede molecuulgewichtsverdeling, een geringe regelmaat van de moleculaire structuur, een hoge smeltindex, een lange spiraalvormige vloeilengte, een lage schijnbare viscositeit, een hoge vloeiverhouding en een goede vloeibaarheid zijn kenmerkend voor kunststoffen met dezelfde productnaam. Raadpleeg de productinstructies om te bepalen of de vloeibaarheid geschikt is voor spuitgieten.
Afhankelijk van de eisen die aan het matrijsontwerp worden gesteld, kan de vloeibaarheid van veelgebruikte kunststoffen grofweg in drie categorieën worden verdeeld:
Goede vloeibaarheid PA, PE, PS, PP, CA, poly(4)methylpenteen;
Polystyreenhars met gemiddelde vloeibaarheid (zoals ABS, AS), PMMA, POM, polyfenyleenether;
Polycarbonaat (PC) met slechte vloeibaarheid, hard PVC, polyfenyleenether, polysulfon, polyarylsulfon en fluorpolymeren.
2) De vloeibaarheid van verschillende kunststoffen verandert ook door diverse factoren die tijdens het vormproces optreden. De belangrijkste factoren die hierop van invloed zijn, zijn de volgende:
① Een hogere materiaaltemperatuur verhoogt de vloeibaarheid, maar verschillende kunststoffen hebben hun eigen kenmerken, zoals PS (vooral die met een hoge slagvastheid en een hogere MFR-waarde), PP, PA, PMMA en gemodificeerd polystyreen (zoals ABS, AS). De vloeibaarheid van PC, CA en andere kunststoffen varieert sterk met de temperatuur. Voor PE en POM heeft een temperatuurstijging of -daling weinig effect op de vloeibaarheid. Daarom moet bij PE de temperatuur tijdens het spuitgieten worden aangepast om de vloeibaarheid te beheersen.
②Wanneer de druk bij het spuitgieten wordt verhoogd, wordt het gesmolten materiaal blootgesteld aan een grotere schuifkracht en neemt ook de vloeibaarheid toe. Vooral PE en POM zijn hier gevoeliger voor, daarom moet de injectiedruk worden aangepast om de vloeibaarheid tijdens het spuitgieten te beheersen.
③De vorm, grootte, lay-out, het ontwerp van het koelsysteem van de matrijsstructuur, de stromingsweerstand van het gesmolten materiaal (zoals de oppervlakteafwerking, de dikte van de kanaaldoorsnede, de vorm van de matrijsholte, het afvoersysteem) en andere factoren beïnvloeden direct de daadwerkelijke vloeibaarheid van het gesmolten materiaal in de matrijsholte. Als het gesmolten materiaal wordt blootgesteld aan een lagere temperatuur en een verhoogde stromingsweerstand, zal de vloeibaarheid afnemen. Bij het ontwerpen van de matrijs moet een geschikte structuur worden gekozen op basis van de vloeibaarheid van het gebruikte plastic.
Tijdens het spuitgieten kunnen de materiaaltemperatuur, de matrijstemperatuur, de injectiedruk, de injectiesnelheid en andere factoren worden geregeld om de vulcondities op de juiste manier aan te passen aan de spuitgietvereisten.
03
Kristalliniteit
Thermoplasten kunnen worden onderverdeeld in kristallijne kunststoffen en niet-kristallijne (ook wel amorfe) kunststoffen, afhankelijk van het feit of ze tijdens condensatie niet kristalliseren.
Het zogenaamde kristallisatieverschijnsel verwijst naar het feit dat wanneer plastic overgaat van een gesmolten toestand naar een gecondenseerde toestand, de moleculen onafhankelijk van elkaar bewegen en zich volledig in een ongeordende toestand bevinden. De moleculen stoppen met vrij bewegen, nemen een enigszins vaste positie in en hebben de neiging om een regelmatige moleculaire structuur aan te nemen. Dit verschijnsel.
De uiterlijke kenmerken van deze twee soorten kunststoffen kunnen worden beoordeeld aan de hand van de transparantie van de dikwandige kunststofonderdelen. Over het algemeen zijn kristallijne materialen ondoorzichtig of doorschijnend (zoals POM, enz.) en amorfe materialen transparant (zoals PMMA, enz.). Er zijn echter uitzonderingen. Zo is poly(4)methylpenteen een kristallijne kunststof met een hoge transparantie, terwijl ABS een amorf materiaal is dat niet transparant is.
Bij het ontwerpen van matrijzen en het selecteren van spuitgietmachines dient u voor kristallijne kunststoffen rekening te houden met de volgende eisen en voorzorgsmaatregelen:
De warmte die nodig is om de materiaaltemperatuur tot de vormtemperatuur te verhogen, vereist veel warmte en apparatuur met een grote plastificeercapaciteit.
Tijdens het afkoelen en de heromzetting komt een grote hoeveelheid warmte vrij, dus moet het voldoende gekoeld worden.
Het soortelijk gewichtverschil tussen de gesmolten en de vaste toestand is groot, de krimp tijdens het vormen is aanzienlijk en er kunnen gemakkelijk krimp en poriën ontstaan.
Snelle afkoeling, lage kristalliniteit, geringe krimp en hoge transparantie. De kristalliniteit is gerelateerd aan de wanddikte van het kunststofonderdeel; hoe dikker de wand, hoe hoger de kristalliniteit, hoe groter de krimp en hoe beter de fysische eigenschappen. Daarom moet de matrijstemperatuur van het kristallijne materiaal nauwkeurig worden geregeld.
De anisotropie is aanzienlijk en de interne spanning is groot. Moleculen die na het ontvormen niet gekristalliseerd zijn, hebben de neiging om verder te kristalliseren, bevinden zich in een toestand van energieonbalans en zijn gevoelig voor vervorming en kromtrekking.
Het temperatuurbereik voor kristallisatie is smal, waardoor het gemakkelijk is om ongesmolten materiaal in de mal te injecteren of de toevoeropening te blokkeren.
04
Hittegevoelige kunststoffen en gemakkelijk hydrolyseerbare kunststoffen
1) Hittegevoeligheid betekent dat sommige kunststoffen gevoeliger zijn voor hitte. Ze worden gedurende lange tijd op hoge temperatuur verhit of de toevoeropening is te klein. Bij een grote schuifspanning stijgt de temperatuur van het materiaal snel, wat verkleuring, degradatie en ontbinding kan veroorzaken. Dit type kunststof wordt hittegevoelige kunststof genoemd.
Denk bijvoorbeeld aan hard PVC, polyvinylideenchloride, vinylacetaatcopolymeer, POM, polychloortrifluorethyleen, enzovoort. Hittegevoelige kunststoffen produceren monomeren, gassen, vaste stoffen en andere bijproducten tijdens de ontbinding. Met name sommige ontbindingsgassen kunnen irriterende, corrosieve of giftige effecten hebben op het menselijk lichaam, apparatuur en mallen.
Daarom moet er aandacht worden besteed aan het matrijsontwerp, de selectie van de spuitgietmachine en het spuitgietproces zelf. Er moet gebruik worden gemaakt van een schroefspuitgietmachine. De doorsnede van het gietsysteem moet groot zijn. De matrijs en de cilinder moeten verchroomd zijn. Voeg een stabilisator toe om de thermische gevoeligheid te verminderen.
2) Zelfs als sommige kunststoffen (zoals PC) een kleine hoeveelheid water bevatten, zullen ze onder hoge temperatuur en hoge druk ontbinden. Deze eigenschap wordt gemakkelijke hydrolyse genoemd en vereist daarom voorafgaande verhitting en droging.
05
Spanningsscheuren en smeltbreuk
1) Sommige kunststoffen zijn gevoelig voor spanning. Ze zijn vatbaar voor interne spanning tijdens het spuitgieten en zijn broos en gemakkelijk te barsten. Kunststof onderdelen zullen barsten onder invloed van externe krachten of oplosmiddelen.
Om deze reden moet, naast het toevoegen van additieven aan de grondstoffen om de scheurweerstand te verbeteren, aandacht worden besteed aan het drogen van de grondstoffen en moeten de vormomstandigheden redelijk worden gekozen om interne spanningen te verminderen en de scheurweerstand te verhogen. Ook moet een redelijke vorm voor de kunststof onderdelen worden gekozen; het is niet aan te raden om inzetstukken of andere maatregelen te gebruiken om spanningsconcentraties te minimaliseren.
Bij het ontwerpen van de matrijs moet de ontvormhoek worden vergroot en moet een geschikt toevoer- en uitwerpmechanisme worden gekozen. De materiaaltemperatuur, matrijstemperatuur, injectiedruk en afkoeltijd moeten tijdens het spuitgieten op de juiste manier worden aangepast. Het is belangrijk om ontvormen te vermijden wanneer het kunststof onderdeel te koud en broos is. Na het spuitgieten moeten de kunststof onderdelen een nabewerking ondergaan om de scheurweerstand te verbeteren, interne spanningen te elimineren en contact met oplosmiddelen te voorkomen.
2) Wanneer een polymeersmelt met een bepaalde smeltstroomsnelheid bij een constante temperatuur door de spuitmond stroomt en de stroomsnelheid een bepaalde waarde overschrijdt, ontstaan er duidelijke laterale scheuren aan het oppervlak van de smelt. Dit wordt smeltbreuk genoemd en kan het uiterlijk en de fysische eigenschappen van het kunststofonderdeel aantasten. Daarom moet bij de keuze voor polymeren met een hoge smeltstroomsnelheid de doorsnede van de spuitmond, het kanaal en de toevoeropening worden vergroot om de injectiesnelheid te verlagen en de materiaaltemperatuur te verhogen.
06
Thermische prestaties en koelsnelheid
1) Verschillende kunststoffen hebben verschillende thermische eigenschappen, zoals soortelijke warmte, warmtegeleidbaarheid en warmtevervormingstemperatuur. Het plastificeren van kunststoffen met een hoge soortelijke warmte vereist een grote hoeveelheid warmte, en daarom moet een spuitgietmachine met een grote plastificeercapaciteit worden gebruikt. De afkoeltijd van kunststoffen met een hoge warmtevervormingstemperatuur kan kort zijn en het ontvormen kan snel plaatsvinden, maar vervorming door afkoeling na het ontvormen moet worden voorkomen.
Kunststoffen met een lage thermische geleidbaarheid koelen langzaam af (zoals ionische polymeren, enz.), waardoor ze voldoende gekoeld moeten worden om het koeleffect van de matrijs te verbeteren. Hot runner-matrijzen zijn geschikt voor kunststoffen met een lage soortelijke warmte en een hoge thermische geleidbaarheid. Kunststoffen met een hoge soortelijke warmte, een lage thermische geleidbaarheid, een lage thermische vervormingstemperatuur en een langzame afkoelsnelheid zijn minder geschikt voor hogesnelheidsspuitgieten. Hiervoor moeten geschikte spuitgietmachines en verbeterde matrijskoeling worden gekozen.
2) Voor verschillende soorten kunststoffen is een geschikte afkoelsnelheid vereist, afhankelijk van het type, de eigenschappen en de vorm van de kunststofonderdelen. Daarom moet de matrijs, afhankelijk van de vormvereisten, voorzien zijn van verwarmings- en koelsystemen om een bepaalde matrijstemperatuur te handhaven. Wanneer de materiaaltemperatuur de matrijstemperatuur verhoogt, moet deze worden afgekoeld om vervorming van het kunststofonderdeel na het ontvormen te voorkomen, de vormcyclus te verkorten en de kristalliniteit te verminderen.
Als de restwarmte van het plastic niet voldoende is om de matrijs op een bepaalde temperatuur te houden, moet de matrijs worden uitgerust met een verwarmingssysteem om de temperatuur te reguleren, de afkoelsnelheid te beheersen, de vloeibaarheid te garanderen, de vulomstandigheden te verbeteren of ervoor te zorgen dat de plastic onderdelen langzaam afkoelen. Dit voorkomt ongelijkmatige afkoeling aan de binnen- en buitenkant van dikwandige plastic onderdelen en verhoogt de kristalliniteit.
Voor mallen met een goede vloeibaarheid, een groot vormoppervlak en een ongelijkmatige materiaaltemperatuur, afhankelijk van de vormomstandigheden van de kunststofonderdelen, is het soms nodig om het materiaal afwisselend of plaatselijk te verwarmen en te koelen. Hiervoor dient de mal te zijn uitgerust met een geschikt koel- of verwarmingssysteem.
07
Hygroscopiciteit
Omdat kunststoffen verschillende additieven bevatten die ervoor zorgen dat ze in verschillende mate vocht opnemen, kunnen ze grofweg in twee typen worden verdeeld: vochtabsorberend, vochthechtend en niet-absorberend en vochtafstotend. Het watergehalte in het materiaal moet binnen de toelaatbare grenzen blijven. Anders zal het vocht onder hoge temperatuur en druk verdampen of hydrolyseren, waardoor de hars gaat schuimen, de vloeibaarheid afneemt en het uiterlijk en de mechanische eigenschappen verslechteren.
Daarom moeten hygroscopische kunststoffen worden voorverwarmd met de juiste verwarmingsmethoden en specificaties om te voorkomen dat ze tijdens gebruik opnieuw vocht opnemen.
Shanghai Rainbow Industrial Co., Ltd is de fabrikant. Shanghai Rainbow Package biedt een totaaloplossing voor cosmetische verpakkingen. Als u geïnteresseerd bent in onze producten, kunt u contact met ons opnemen.
Website:www.rainbow-pkg.com
E-mail:Bobby@rainbow-pkg.com
WhatsApp: +008613818823743
Geplaatst op: 27 september 2021