Hoe gaat grote series spuitgieten in zijn werking

Ontwerp en het maken van een mal

De eerste stap om grote series te gaan spuitgieten is het ontwerpproces. We beginnen met een productontwerp. Het ontwerp van het product wordt geanalyseerd en geoptimaliseerd voor het spuitgietproces. Het voordeel van grote series spuitgieten, is dat het ontwerp wat complexer en gedetailleerder mag zijn dan voor kleine series spuitgieten. Onze engineers kijken met u mee welk soort kunststof het beste is en geven advies over de constructie van de matrijzen. Als het ontwerp klaar is, wordt de matrijs gemaakt.

Het spuitgietproces

Nu de matrijs klaar is, kunnen we beginnen met het spuitgieten. Als voorbereiding wordt het granulaat gesmolten. Daarna wordt het gesmolten materiaal onder hoge druk in de matrijs gespoten. Dit vereist nauwkeurige controle van temperatuur en druk om defecten te minimaliseren. Wilt u meer weten over het spuitgietproces? Lees dan ons kennisartikel ‘Alles over de spuitgietcyclus?’

Koelen en uitharden

Na injectie moet het materiaal in de matrijs afkoelen en uitharden. De koeltijd is afhankelijk van de dikte van het onderdeel en het gebruikte materiaal. Dit is cruciaal voor de dimensionale stabiliteit van het onderdeel. Zodra het onderdeel is uitgehard, wordt het met een robot uit de matrijs genomen. Nabewerking kan nodig zijn om product overtollig materiaal te verwijderen, product te assembleren, te bedrukken of andere oppervlakte afwerkingen aan te brengen.

Kwaliteitscontrole en testen

De laatste stap is een grondige kwaliteitscontrole. Dit kan dimensionale inspecties, functionele tests en visuele beoordelingen omvatten om te garanderen dat het onderdeel aan alle specificaties voldoet.

Voordelen van grote series spuitgieten

Een van de grootste voordelen van grote series spuitgieten is de kostenbesparing op lange termijn. Hoewel de initiële kosten voor het maken van een matrijs aanzienlijk kunnen zijn, wordt dit gecompenseerd door de lagere kosten per eenheid bij massaproductie. Grote series spuitgieten is daarom een kosteneffectieve oplossing voor de lange termijn.

Een ander voordeel is de consistente kwaliteit van de spuitgietproducten. Door de precisie van het spuitgietproces kunnen bedrijven rekenen op een hoge mate van consistentie in hun producten. Dit is vooral belangrijk voor bedrijven die afhankelijk zijn van de uniformiteit van hun kunststof onderdelen.

De duurzaamheid en sterkte is ook een significante troef van grote series spuitgieten. Afhankelijk van de wensen kan een product ook duurzaam worden geproduceerd, denk aan lange levensduur, biobased of gerecyclede kunststoffen.

Spuitgieten biedt dus tal van voordelen. Van kostenbesparing en consistentie in kwaliteit tot flexibiliteit in ontwerp en duurzaamheid, het is een efficiënte methode die aansluit bij de behoeften van moderne bedrijven.

Wilt u ook (grote) series spuitgieten? Neem dan contact met ons op.

Het bericht Grote series spuitgieten bij Reobijn verscheen eerst op Reobijn.

Is er biologisch afbreekbaar plastic?

Ja, er is bio afbreekbaar plastic. Dit type plastic wordt vervaardigd met behulp van organische materialen zoals zetmeel en suikerriet. In tegenstelling tot conventioneel plastic, dat honderden jaren kan duren om af te breken, wordt biologisch afbreekbaar plastic afgebroken door natuurlijke processen en micro-organismen. Dit maakt het een veel milieuvriendelijkere keuze.

Waar is biologisch afbreekbaar plastic van gemaakt?

Biologisch afbreekbaar plastic wordt gemaakt van hernieuwbare bronnen zoals maïszetmeel, aardappelzetmeel, suikerriet en zelfs algen. Deze grondstoffen worden omgezet in polymeren die dezelfde eigenschappen hebben als traditioneel plastic, maar zonder de negatieve milieueffecten. Het gebruik van hernieuwbare grondstoffen vermindert de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en vermindert de koolstofvoetafdruk.

Welk plastic is afbreekbaar?

Er zijn verschillende soorten eco-vriendelijke plastic op de markt, waaronder:

• PLA (Polylactide): Gemaakt van maïszetmeel, PLA is een van de meest voorkomende bio afbreekbare plastics. Het wordt vaak gebruikt voor wegwerpartikelen zoals serviesgoed en verpakkingsmaterialen.
• PHA (Polyhydroxyalkanoaat): Dit type afbreekbaar plastic wordt geproduceerd door bacteriën en kan worden gebruikt voor voedselverpakkingen, landbouwfolie en medische toepassingen.
• PBAT (Polybutyleenadipaat-tereftalaat): PBAT is een mengsel van biologisch afbreekbare en niet-afbreekbare polymeren. Het wordt vaak gebruikt in composteerbare vuilniszakken en folies.

Hoe herken je bioplastic?

Het herkennen van bio afbreekbaar plastic kan soms lastig zijn, omdat het vaak lijkt op gewoon plastic. Om ervoor te zorgen dat je echt bio afbreekbaar plastic gebruikt, kun je letten op de volgende kenmerken:

• Controleer op labels of certificeringen zoals het “OK Compost” of “Seedling” logo.
• Informeer bij de fabrikant over de samenstelling van het plastic.
• Let op de biologische afbraaktijd, die meestal korter is dan die van traditioneel plastic.

Eco-vriendelijk plastic is een duurzame keuze voor bedrijven die hun ecologische voetafdruk willen verminderen en willen bijdragen aan een schoner milieu. Door over te stappen op deze milieuvriendelijke optie, kunnen bedrijven actief deelnemen aan de strijd tegen plasticvervuiling en tegelijkertijd voldoen aan de groeiende vraag naar duurzame producten. Door duurzaam te ondernemen dragen wij ons steentje bij om Nederland circulair te maken

Milieuvriendelijk plastic biedt een veelbelovende oplossing voor de milieuproblemen die gepaard gaan met conventioneel plastic. Bedrijven die streven naar duurzaamheid en verantwoord ondernemen kunnen profiteren van de voordelen van biologisch afbreekbaar plastic, zowel in termen van milieu-impact als marktaanpassing. Het is tijd om de overstap te maken naar een groenere toekomst en te investeren in duurzame materialen zoals biobased kunststoffen.

Het bericht Biologisch afbreekbaar plastic: de duurzame keuze verscheen eerst op Reobijn.

Mechanische recycling

Voorafgaand aan de daadwerkelijke opwerking van gerecyclede materialen tot nieuwe producten, is conversie benodigd van afval naar nieuwe grondstoffen. Deze fase begint na de inzameling. Voor kunststof producten zijn het de volgende stappen:

• Scheiding en sortering: dit gebeurt op basis van vorm, dichtheid, maat, kleur of chemische samenstelling;
• Persen: als het plastic niet wordt verwerkt waar het wordt gesorteerd, wordt het vaak in balen geperst voor transportdoeleinden;
• Wassen: verwijderen van (vaak organische) verontreinigingen;
• Malen: verkleining van producten naar vlokken;
• Compounderen & pelletiseren: optionele opwerking van de vlokken tot granulaat, wat gemakkelijker te gebruiken is voor converters dan vlokken.

Afhankelijk ‘hoe schoon’ het kunststof is kan er besloten worden om bepaalde stappen meerdere keren uit te voeren of misschien stappen niet uit te voeren.

Chemische recycling

Bij chemische recycling wordt de chemische structuur van kunststofafval veranderd en afgebroken tot de oorspronkelijke bouwstenen (polymeren, monomeren of atomen) waaruit de kunststoffen bestaan. Hiermee kunnen nieuwe kunststoffen worden gemaakt, maar ook producten als chemicaliën of brandstoffen. Vaak worden er 4 verschillende technieken onderscheiden; solvolyse (oplossen), depolymerisatie, pyrolyse (kraken) of vergassen.

Momenteel is er wereldwijd veel belangstelling voor chemische recycling. Grote partijen zoals BASF, Shell en Sabic doen investeringen. Overheden geven subsidies en er wordt verwacht dat chemische recycling, net als mechanische recycling een flinke toename gaat krijgen in de toekomst.

Momenteel wordt maar 20% van alle soorten plastic gerecycled. Chemische recycling zal er voor zorgen dat veel hogere recyclingtargets behaald kunnen worden, waarbij het droomscenario er als volgt uit zou zien:

• Mechanische recycling 40%
• Chemische recycling 40%
• Biobased plastics 20%

Voordelen

Chemische recycling kan helpen voorkomen dat kunststofafval in verbrandingsovens of op stortplaatsen belandt wanneer het niet geschikt is voor mechanische recycling. Enkele voordelen van chemische recycling ten opzichte van mechanische recycling zijn:

• Additieven, geur- en kleurstoffen kunnen gescheiden worden.
• Gecombineerde materialen en kunststofsoorten in één verpakking kunnen van elkaar gescheiden worden.
• Het biedt meer mogelijkheden voor het toepassen van recyclaat in voedsel goedgekeurde producten.
• Met chemisch recyclen is er een veel hoger percentage recyclen mogelijk.
• Op de lange termijn is er een hoge CO2-reductie.
• Chemisch recyclen kan plastic een beter imago geven.

Nadelen

Chemische recycling wordt nog niet op grote schaal toegepast. Veel bedrijven zitten nog in de ontwikkelingsfase.

Een nadeel is dat de benodigde afvalstromen voor chemische recycling toch schoner moeten zijn dan van tevoren gedacht. Vooral de technieken met een hoge CO2-reductie stellen ook hogere eisen aan de kwaliteit van het afval. Veel nieuwe initiatieven werken perfect op laboratoriumschaal met schone materialen als input. Praktijktesten met vervuilde en moeilijk mechanisch te recyclen afvalstromen zijn echter lang niet altijd succesvol.

Technieken als vergassing en pyrolyse stellen minder strenge eisen aan de input van afval, maar deze technieken behalen ook een lagere CO2-reductie.

Verder is chemische recycling vaak kostenintensief door de de hoeveelheid energie die nodig is (zeker anno 2022 met hoge prijzen voor energie) en door de benodigde chemicaliën/katalysatoren.

Reobijn volgt als producent de ontwikkelingen nauwlettend. Daar waar mogelijk worden gerecyclede kunststoffen ingezet voor diverse onderdelen en proberen wij gezamenlijk met onze opdrachtgevers het percentage recyclaat te verhogen. Zo zetten wij bijvoorbeeld gerecyclede kunststof in voor onderdelen van WTW-units en voor onderdelen van de bevestiging van zonnepanelen.

Het bericht Mechanisch of chemisch recyclen? verscheen eerst op Reobijn.

Biologisch afbreekbaar kunststof spuitgiet

De term biobased kunststoffen is uiterst verwarrend. Het kan namelijk gaan om plastic dat gemaakt is van biomassa, maar dat precies dezelfde eigenschappen heeft als gewoon plastic. Daarnaast zijn er kunststoffen die wél biologisch afbreekbaar zijn. Dit kan gebeuren door de inzet van industriële installaties of op natuurlijke wijze.

Biobased kunststoffen mogen composteerbaar worden genoemd wanneer deze kunststoffen in industriële installaties binnen 12 weken volledig zijn vergaan. Er diverse soorten biologisch afbreekbare kunststoffen te onderscheiden. Er zijn biobased kunststoffen die biologisch afbreekbaar zijn in de grond zoals PHA en TLS. Deze biobased kunststoffen breken af wanneer er een juiste combinatie is van micro-organismen, warmte en vocht. Ook zijn er biobased kunststoffen die biologisch afbreekbaar zijn in water. Andere biobased kunststoffen kun je gewoon op de composthoop gooien.

Omstandigheden waarin de kunststoffen zich bevinden zijn erg bepalend. Lage temperaturen, weinig zonlicht en gebrek aan zuurstof zijn niet ideaal om biobased kunststoffen te laten vergaan. Je wilt aan de andere kant ook niet dat een fles van biobased kunststof al in de winkel uit elkaar valt.

Recycling van plastic

Een groot probleem dat naar voren wordt gebracht door de afvalverwerkers is dat biobased kunststoffen de recycling van gewone plastics bemoeilijken. In de praktijk levert de consument namelijk een mix aan van allerlei soorten kunststoffen, welke niet gescheiden zijn. Een ander nadeel van biobased kunststoffen is dat er (kunst)mest, bestrijdingsmiddelen en landbouwgrond nodig zijn voor de productie. Het maken van kunstmest en bestrijdingsmiddelen kost energie en deze producten vervuilen de bodem en het water. Wereldwijd is er steeds minder goede landbouwgrond, terwijl die ook nodig is voor bijvoorbeeld voedsel, hout, katoen, veevoer en biobrandstoffen.

Duurzame spuitgieterij

Biobased kunststoffen omvatten een brede en groeiende categorie van polymeren, gebaseerd op biologische materialen. Deze hebben elk unieke eigenschappen en toepassingen. Met nieuwe ontwikkelingen wordt de lijst voortdurend uitgebreid. Het produceren van biobased kunststoffen past perfect binnen het doel om het kunststofafval te verminderen. Samen met Nederland werken wij dan ook graag toe aan naar een circulaire economie.

Meest voorkomende biobased kunststoffen

Op zetmeel gebaseerd

Deze categorie kunststoffen is afgeleid van maïszetmeel, aardappelzetmeel, enz. Ze worden soms gemengd met biologisch afbreekbare polyesters om de eigenschappen van het kunststof te verbeteren. Zetmeel is de meest gebruikte grondstof voor het maken van biobased kunststoffen. Het maakproces is eenvoudig en kan ook worden uitgeprobeerd als een doe-het-zelf-experiment in thuiskeukens.

Op zetmeel gebaseerde biobased kunststoffen worden in de medische industrie gebruikt voor de productie van capsules. Bovendien worden ze vaak gemengd met andere biopolyesters om bioplastics met een hoge sterkte te creëren die voor commerciële toepassingen kunnen worden gebruikt.

Op cellulose gebaseerd

Deze kunststoffen worden gemaakt met behulp van cellulose-esters en derivaten van cellulose. Cellulose wordt ook aan zetmeel toegevoegd om biopolymeren te maken die verbeterde mechanische eigenschappen hebben en ook zeer waterbestendig zijn.

Op eiwitten gebaseerd

Verschillende eiwitbronnen zoals tarwegluten, soja-eiwit, melk en caseïne zijn geweldige bronnen voor de productie van biobased kunststoffen.

Alifatische polyesters

Komt voort uit het grieks aleiphatos = zalfolie, vet. Er zijn verschillende soorten biobased polyesters die gezamenlijk bekend staan als Alifatische polyesters. Enkele voorbeelden hiervan zijn Polymelkzuur (PLA), Poly-3-hydroxybutyraat (PHB), Polyhydroxyalkanoaten (PHA), Polyhydroxyvaleraat (PHV), Polyhydroxyhexanoaat (PHH) of Polyamide 11 (PA11)

Bio afgeleid polyethyleen

Ook bekend als organisch polyethyleen (PE). Dit wordt meestal geproduceerd door het vergisten van grondstoffen uit landbouwproducten zoals suikerriet, maïs, enz. Ethyleen, het monomeer dat PE vormt, kan worden gewonnen uit ethanol en ander gefermenteerd afval van landbouwproducten. Het aldus gevormde bioplastic is qua chemische en fysische eigenschappen vergelijkbaar met conventioneel polyethyleen.

Neem contact met ons op

Voor vragen omtrent biobased kunststoffen, kunt u contact met ons opnemen. We onderzoeken graag gezamenlijk de mogelijkheden voor het inzetten van een biobased kunststof voor uw product.

Het bericht Biobased kunststoffen verscheen eerst op Reobijn.

Kunststoffen zijn niet weg te denken uit onze samenleving. De afgelopen vijftig jaar heeft het gebruik van kunststoffen een enorme vlucht genomen. Mede door de veelzijdige eigenschappen is de wereldwijde toepassing vertwintigvoudigd. Kunststoffen zijn sterk, stijf, flexibel, vormvast of juist vormvrij en dragen zo bij aan comfort, veiligheid, houdbaarheid, hygiëne en energie-efficiëntie. Kunststof toepassingen leveren ook ten opzichte van het gebruik van andere materialen een bijdrage aan het verminderen van de CO2-emissies. Behalve een groot aantal voordelen, brengt de grootschalige toepassing van kunststof ook nadelen met zich mee. Het gebruik van (veelal) fossiele grondstoffen en energie oefent druk uit op het milieu. De verspreiding van plastic zwerfafval en microplastics op land (met name verpakkingen) en in zee, resulteert in een groeiende vervuiling van de ecosystemen. Dus ondanks alle voordelen van kunststof, zijn er wel degelijk een aantal belangrijke uitdagingen waar we rekening mee moeten houden.

Het doel is dat over ruim 30 jaar alle kunststof producten circulair zijn. Ze hebben een geringe voetafdruk en zijn gemaakt van gerecyclede of hernieuwbare kunststoffen van een gegarandeerde kwaliteit. Met de circulaire kunststofeconomie levert de sector een bijdrage aan de energie- en klimaatdoelstellingen alsook aan de voedselagenda. Door het sluiten van de kunststofketen zorgen producenten, retailers én consumenten ervoor dat macro- en microplastics niet langer lekken naar het milieu.

Wat betekent dit?

Gezamenlijk moeten we de komende jaren een grootschalige omslag maken. Het vraagt om gelijktijdige verandering op veel niveaus, binnen talrijke deelmarkten en bij een diversiteit aan toepassingen. Door de veelheid van producten en deelmarkten, met elk hun eigen karakteristieken, is de opgave complex. Om deze transitie te realiseren zijn vier hoofdpunten van belang om de circulaire economie in gang te zetten:

1. Preventie. Het voorkomen van onnodig kunststofgebruik in combinatie met het toewerken naar een zo hoog mogelijke gebruikswaarde en kwaliteit van kunststoffen. Oftewel, “meer met minder” en “Voorkomen is beter dan genezen”

2. Meer vraag en aanbod van hernieuwbare kunststoffen. Het inzetten op de verschuiving van gebruik van fossiele grondstoffen naar de toepassing van recyclede en hernieuwbare kunststoffen. Daarvoor moet zowel de productiecapaciteit als de vraag naar deze gerecyclede en hernieuwbare kunststoffen fors toenemen en in balans raken om de doelstelling van 100% circulair in 2050 te realiseren.

3. Betere kwaliteit, meer milieurendement. Om het gebruik van hernieuwbare kunststoffen te versnellen, is een kwaliteitsverbetering en normering van gerecyclede en hernieuwbare kunststoffen vereist. De introductie van nieuwe kwaliteitssystemen in de keten waarborgt in elke fase een hogere kwaliteit met een meer vraaggestuurde keten als resultaat.

4. Strategische (keten)samenwerking. Ketenregie en een gezamenlijke strategie van stakeholders uit bedrijfsleven, wetenschap, ngo’s en overheden is cruciaal voor succes. Er is sprake van onderlinge afhankelijkheid van bedrijven in productketens van landen, door de verwevenheid van de (wereld)economie, waardoor ieder voor zich slechts beperkte invloed kan uitoefenen. Samen zijn we sterk!

Door forse investeringen in meer mechanische en chemische recycling en door investeringen in de productie van biobased kunststoffen, neemt de productie en het op de markt brengen van nieuwe (virgin) fossiele plastics af.

Het bericht Een betere wereld voor morgen! verscheen eerst op Reobijn.

Het is een snel, intensief proces waarbij hoge hitte en druk nodig zijn om gesmolten materiaal in een mal te injecteren. Het gesmolten materiaal is afhankelijk van de omvang van het fabricageproject. De meest populaire materialen zijn verschillende thermoplasten, zoals ABS, PS, PE, PC, PP of TPU, maar ook metalen en keramiek kunnen worden gespuitgiet. De mal bestaat uit een holte die het geïnjecteerde gesmolten materiaal herbergt en is ontworpen om de uiteindelijke kenmerken van een onderdeel nauwkeurig te weerspiegelen.

Kosten van de matrijs

Normaal gesproken zijn de belangrijkste kostenfactoren bij spuitgieten de kosten van de matrijs, ook wel de gereedschapskosten genoemd. De kosten van het ontwerpen en bouwen van een matrijs zijn afhankelijk van het vereiste productievolume, de complexiteit van het onderdeelontwerp, het matrijsmateriaal en het proces dat wordt gebruikt om de matrijs te maken. Kosten van het ontwerpen en vervaardigen van complexe matrijzen voor de productie van grote volumes kunnen oplopen tot € 250.000 en meer.

Ondanks de relatief hoge vaste opstartkosten, heeft het spuitgietproces lage variabele kosten vanwege de goedkope thermoplastische materialen, korte cyclustijden en de lage arbeidsbehoefte door automatisering en schaalvoordelen. Dit betekent dat de variabele productiekosten laag zijn en het proces efficiënter wordt. De kosten per onderdeel dalen bij hogere volumes, aangezien de kosten worden verdeeld over honderden of duizenden onderdelen. Door deze lage kosten per product kan een matrijsinvestering zich al snel terugverdienen.

Variabele kosten

Grootte van het onderdeel: hoe groter het item of onderdeel dat moet worden gemaakt, hoe groter de mal zal zijn om het onderdeel op te nemen. Grotere onderdelen hebben meestal meer geïnjecteerde materialen nodig om productiecycli te voltooien. Grotere matrijsontwerpen brengen meestal hogere kosten met zich mee in vergelijking met het vervaardigen van hetzelfde ontwerp, maar met kleinere afmetingen.

Productontwerp: Complexe productontwerpen met ingewikkelde geometrieën vereisen complexe matrijzen Matrijsontwerpen hebben meestal 2 kanten: kant A en B. Kant A, ook wel de cosmetische kant genoemd, is meestal de kant die de gebruiker ziet. Kant A zal naar verwachting glad en esthetisch zijn. Kant B bevat de verborgen structuren die het gebruik van het onderdeel ondersteunen. Structuur van zijde B kan ribben, nokken, etc. omvatten en de afwerking is gewoonlijk veel ruwer dan die van zijde A. Matrijzen met complexe ontwerpen van zijde A en zijde B zijn over het algemeen duurder om te vervaardigen in vergelijking met eenvoudigere matrijzen. Complexe ontwerpen kunnen ook diverse schuiven en kernen vereisen, waardoor de kosten van de mal stijgen.

Aantallen: Het aantal artikelen dat met behulp van spuitgieten moet worden geproduceerd, bepaalt de productietechnologie en de kwaliteit van het materiaal dat moet worden gebruikt bij het maken van de matrijs. Projecten met een laag aantal vereisen matrijzen van lagere kwaliteit, terwijl voor grote productievolumes hoogwaardige stalen mallen of zelfs meerdere mallen nodig zijn om het proces te beheren zonder dat slijtage de kwaliteit van de geproduceerde artikelen aantast. Dit heeft invloed op de kosten van de mal. Echter worden de hogere kosten verdeeld over meer onderdelen, wat normaal gesproken leidt tot lagere kosten per onderdeel.

Productvolume en aantal holtes: productvolume verwijst naar de holtegrootte van een matrijs. Hoe meer holtes of holtevolume een mal nodig heeft, hoe langer de cyclustijd. Een langere cyclustijd vertraagt ​​het productieproces, wat leidt tot hogere kosten.

Het bericht Wat kost spuitgieten? verscheen eerst op Reobijn.

Plastic in het Nederlands is een kunststof waarvan door plastische vormgeving (verhitting in een vorm onder druk ) een voorwerp kan worden gemaakt. Men spreekt dan van een thermoplast.

Kunststoffen zijn alle chemische verbindingen die door niet-natuurlijke scheikundige processen worden gemaakt. Kunststof is een organisch materiaal dat is opgebouwd uit zeer grote moleculen die ontstaan door synthese (een reactie waardoor er een nieuwe stof ontstaat) van de grondstoffen. Kunststoffen zijn de meest veelzijdige materialen in onze moderne wereld en uitermate geschikt voor kunststof spuitgieten.

Waarom wordt kunststof zo veel gebruikt? Enkele voordelen op een rij; onderhoudsvrij, licht van gewicht, goed recyclebaar, bacterie-werend, geen hechting van andere (vervuilende) stoffen, geen roest, goed bestand tegen chemicaliën, gemakkelijk te vormen, gemakkelijk functies te integreren, duurzaam en robuust, in transparante uitvoering verkrijgbaar, thermisch en akoestisch isolerend en verkrijgbaar in biologisch afbreekbare typen.

Kunststoffen worden geproduceerd met grondstoffen die in de natuur voorkomen, zoals aardgas, olie, kolen, mineralen en planten. De eerste synthetische kunststoffen waren afgeleid van cellulose, een stof die voorkomt in planten en bomen. Cellulose werd verwarmd met chemicaliën en resulteerde in een nieuw materiaal dat extreem duurzaam was. De grondstoffen voor de kunststoffen van tegenwoordig komen van veel plaatsen, maar de meeste kunststoffen kunnen worden gemaakt van de koolwaterstoffen die direct beschikbaar zijn in aardgas, olie en steenkool. Het is steeds gebruikelijker dat kunststoffen worden vervaardigd uit hernieuwbare grondstoffen, zoals tarwe, maïs, sojaolie, suikerriet, aardappelen, bananen of cassave. Deze grondstoffen kunnen weer worden gecombineerd met versterkende grondstoffen, zoals houtvezel, hennepvezel of olifantsgras.

Wat zijn kunststoffen? De chemie van kunststoffen kan complex zijn, maar de basis is eenvoudig. Denk eens terug aan de natuurkundelessen op de middelbare school over atomen en moleculen (groepen van atomen). Kunststoffen zijn gewoon ketens van gelijkwaardige moleculen die met elkaar verbonden zijn. Deze ketens worden polymeren genoemd. Poly betekent zeer veel. Een zeer lange polymeerketen noemen we ook wel een macromolecuul (makro betekent zeer groot). Daarom beginnen veel kunststoffen met ‘poly’, zoals polyethyleen, polystyreen en polypropyleen. Polymeren zijn vaak gemaakt van koolstof en waterstof en soms van zuurstof, stikstof, zwavel, chloor, fluor, fosfor of silicium. De term “kunststoffen” omvat al deze verschillende polymeren. Hoewel er veel polymeren zijn, zijn kunststoffen in het algemeen licht van gewicht met een aanzienlijke mate van sterkte. Kunststoffen kunnen worden gespoten, geëxtrudeerd, gegoten en geblazen tot schijnbaar onbeperkte vormen.

Soorten kunststoffen

De wijze waarop de macromoleculen onderling samenliggen, of met elkaar verbonden zijn bepaalt de soort kunststof die er ontstaat. Er zijn drie hoofdgroepen met allemaal verschillende eigenschappen:

1 Thermoplasten (ofwel plastic genoemd): de thermoplasten zijn onderverdeeld in; amorfe en kristallijne thermoplasten

2 Thermoharders

3 Elastomeren (rubbers)

Thermoplasten

Bij thermoplasten liggen de macromoleculen los van elkaar. Ze liggen ook kris kras door elkaar. De macromoleculen zijn door intermoleculaire bindingen (los vast) met elkaar verbonden. Een thermoplast wordt bij verwarming eerst plastisch en daarna dik vloeibaar. De Engelse benaming voor thermoplasten is plastics. Met deze naam wordt bedoeld dat ze plastisch vervormbaar zijn.

• Thermoplasten kunnen opnieuw gesmolten en verwerkt worden.
• Van het vermalen van oude producten en uitval kunnen nieuwe producten worden gemaakt..
• Er mag bij herverwerking geen vermenging met andere kunststoffen plaatsvinden. Er zijn twee soorten thermoplasten, amorfe en kristallijne.

Amorfe thermoplasten

Bij amorfe thermoplasten liggen de lange macromoleculen kris kras door elkaar. De macromoleculen vormen één enkele grote kluwen. Dit kluwen is vergelijkbaar met allemaal losse stukken touw, door elkaar. Een belangrijk kenmerk van amorfe thermoplasten is dat ze lichtdoorlatend zijn. Ze kunnen kristalhelder zijn. Enkele voorbeelden zijn; PS, PMMA, PC en ABS.

Kristallijne thermoplasten

Bij kristallijne thermoplasten liggen de macromoleculen meer geordend. Er zijn veel kleine gebiedjes met een amorfe structuur. Daartussen liggen gebiedjes waar de macromoleculen netjes tegen elkaar aan liggen. In deze gebiedjes liggen de macromoleculen geordend, net zoals lepeltjes in een doosje tegen elkaar. Dit is de kristalstructuur,

Als het materiaal gesmolten is liggen de moleculen ongeordend, net zoals bij een amorfe thermoplast. Tijdens het afkoelen gaan de macromoleculen geordend liggen dit noemen we kristalliseren. Het kristalliseren vergt enige tijd. Als de macromoleculen netjes tegen elkaar gaan liggen nemen ze minder ruimte in. De krimp van een kristallijne thermoplast bestaat dus uit krimp door afkoeling plus krimp door kristallisatie, hierdoor is de krimp van deze kristallijne thermoplasten groot. Enkele voorbeelden zijn; PA, PE, PP en POM.

Thermoharders

Bij thermoharders zijn de onderling verweven tot een soort netwerk. Ze zijn onderling aan elkaar verbonden en vormen zo eigenlijk één groot macromolecuul. Dit is vergelijkbaar met één groot driedimensionaal visnet. Pas bij het verwerken van een thermoharder gaan de moleculen in de warme matrijs een chemische verbinding aan. Na het afkoelen zijn de moleculen vast aan elkaar verbonden. Als we een product uit een thermoharder verwarmen blijft het hard en vormvast. Ze kunnen niet gesmolten en opnieuw verwerkt worden. Enkele voorbeelden: PF, PUR, MF en UF.

Elastomeren

Bij elastomeren zijn macromoleculen op enkele plaatsen met elkaar verbonden. De macromoleculen kunnen bij een belasting bewegen ten opzichte van elkaar. Ze blijven dan toch met elkaar verbonden. Ze kunnen dus uitrekken en weer terugveren. Denk aan een elastiekje. Thermoplastische elastomeren (ook wel TPE’s genoemd) kunnen opnieuw gesmolten en verwerkt worden. Veel gebruikte elastomeren zijn SBR en TPO.

Kunststof spuitgietproducten worden overwegend uit thermoplasten gemaakt. Voor het spuitgieten van thermoharders of elastomeren zijn vaak speciale aanpassingen benodigd.

Het bericht Kunststoffen of plastic? verscheen eerst op Reobijn.

Het rode vlak in de matrijs is kunststof. De twee halve cirkels zijn de twee kunststof producten, deze matrijs wordt ook wel een tweevoudige matrijs genoemd. De ruimte van één product heet de productholte. Bij het begin van het aanspuitkanaal zit een komvormige uitsparing, ook wel radius genoemd. De spuitneus van de machine past in deze radius.

In de afbeelding is een aanspuitkanaal te zien, dit is een vulkanaal die conisch van vorm is. Dit wordt ook wel runnerkanaal genoemd. De aanspuiting is dus het kunststof gedeelte dat nodig is om de productholte(n) te vullen. De aanspuiting is dus geen onderdeel van het product. Direct na het inspuiten koelt de warme massa af. Als het product, met de aanspuiting voldoende vormvast is, kan de matrijs worden geopend. Daarna kan het product worden uitgenomen of uitgestoten.

Matrijskrimp

Het kunststof in de matrijs krimpt bij afkoeling. Deze krimp gaat nog door nadat het product is ontvormt uit de matrijs. Door deze krimp wordt het uiteindelijke product kleiner dan de productholte van de matrijs. Bij het maken van de matrijs is het erg belangrijk dat goed rekening wordt gehouden met deze krimp, met name ook dat verschillende kunststoffen veelal een verschillende krimp hebben.

Een matrijs is eigenlijk een soort vorm. Met ontvormen wordt bedoeld dat het product uit de matrijs wordt gehaald. Op het moment dat de matrijs opent, moet het product los komen uit de voormatrijs en vast blijven zitten op de achtermatrijs. Als het product afkoelt en krimpt, gaat deze losser zitten in de voormatrijs.

Tegelijkertijd blijft het product, wegens krimp, vast op de kern van de achtermatrijs zitten, Als de matrijs openloopt gaat het product mee met de achtermatrijs. Om het product goed en onbeschadigd te kunnen ontvormen is de machine samen met de matrijs uitgerust met een uitstootmechanisme. In afbeelding 1 zijn meerdere uitstootpennen te zien.

Matrijslossing

Bij het maken van een ontwerp van de matrijs is het belangrijk rekening te houden met lossing van de producten. Het is gebruikelijk om de productholte in zowel de voormatrijs, als de achtermatrijs iets conisch te maken.. De schuinte die de matrijs heeft, in de sluitrichting, heet de lossinghoek. Door deze lossinghoek lost het product gemakkelijk uit de voormatrijs. De lossinghoek op de achtermatrijs is aangebracht om het product zonder beschadigingen te kunnen ontvormen. Het ontwerp van het product bepaald of een product gemakkelijk of moeilijk lossend is. Ook de gebruikte grondstof is van belang als het om lossing gaat. Een bros materiaal als PMMA scheurt of breekt gemakkelijk. Daarom is er voor dergelijk materiaal een optimale lossing nodig. Voor een meer elastisch materiaal is minder lossing benodigd.

Het matrijsoppervlak

De spuitgietmatrijs is samengesteld uit verschillende onderdelen. Meestal wordt voor de vormplaten een speciale staalsoort gebruikt, die een hoge vlaktedruk kan verdragen. De productholte wordt vaak uit een speciaal staal gemaakt en zijn meestal gehard. Het staaloppervlak dat het product vormt, is speciaal bewerkt. Meestal is dit oppervlak egaal en glad gepolijst. Als er op dit oppervlak een beschadiging zoals een krasje komt, zie je dit altijd terug in het product.

Bij een glad gepolijst oppervlak is elke productafwijking zoals inval of een vloeinaad goed zichtbaar. Daarom wordt voor sommige producten het matrijsoppervlak met opzet iets ruw gemaakt. Dan is het productoppervlak niet glanzend, maar heeft het een matte structuur, dit heet het textureren van de matrijs.

Ontluchting van de matrijs

Als kunststof wordt ingespoten, drukt de warme massa de aanwezige lucht voor zich uit. Vooral als de smelt snel wordt ingespoten zal de lucht sterk worden samengeperst. Als deze lucht niet snel genoeg kan ontsnappen geeft dit allerlei problemen.

De lucht ontsnapt gedeeltelijk langs de uitstootpennen en kernen of schuiven. Om restant van de lucht de mogelijkheid te geven om te ontsnappen, is de matrijs voorzien van ontluchtingskanalen. Deze ontluchtingskanalen liggen op het deelvlak van de matrijs.

De matrijskoeling

Bij het spuitgieten moeten na het inspuiten, de producten zo snel mogelijk worden afgekoeld. Daarom is de matrijs voorzien van speciale koelkanalen. Door deze kanalen stroomt water. Dit water voert de overtollige warmte zo snel mogelijk af. Direct bij het inspuiten raakt de warme massa de koude wanden van de productholte. De massa begint dan direct al af te koelen en vormt een koud laagje.

Afbeelding 2 – Simulatie van de koeling van een product

Kunststoffen hebben een lage warmtegeleidingscoëfficiënt. Dit betekent dat de warmte slecht wordt doorlaten, daardoor zijn ze een goede isolator. Bij het inspuiten is dit gunstig, omdat de massa gelijkmatig van temperatuur blijft kan de massa gemakkelijker worden ingespoten. Voor het koelen is dit een nadeel. Het product blijft hierdoor in het midden immers langer warm. Daardoor moet er bij dikkere producten een langere koeltijd worden toegepast. De snelheid van afkoelen is afhankelijk van de wanddikte van het product, temperatuur van matrijs en kunststof, het type kunststof en het materiaal van de matrijs.

Het bericht Wat is een spuitgietmatrijs? verscheen eerst op Reobijn.

Het chemische bindingsproces dat hierbij betrokken is, vindt plaats omdat ze in staat zijn om twee of meer materialen samen te voegen tot één onderdeel. Bij het gebruik van een 2K spuitgiettechnologieproces, zal de materiaalkeuze de belangrijkste factor zijn voor het succes van het project. Er kunnen twee totaal tegengestelde polymeren tot een kant-en-klaar product worden geleid.

Het 2K spuitgietproces wordt voornamelijk gebruikt bij producten die moeten voldoen aan een aantal speciale functie- of uiterlijkvereisten. Sommige producten moeten bijvoorbeeld waterdicht, valbestendig en stofdicht zijn. Andere producten moeten een verscheidenheid aan kleuren op het oppervlak hebben om aan de esthetische eisen te voldoen Ook komt het voor dat sommige producten een goede grip en aanraking nodig hebben. Denk onder andere aan het realiseren van effecten zoals een zacht aanvoelend oppervlak, een ergonomisch ontwerp, een tweekleurig uiterlijk, waterdichtheid van een product, schokabsorptie, vochtbestendigheid of het antislip maken van kunststofonderdelen.

Een voorbeeld van een product is de dop van een beugelfles gemaakt van PP met een TPE afdichting.

Voordelen van 2K spuitgieten:

• Hoge precisie en stabiele kwaliteit.
• Goede structurele sterkte en lange levensduur.
• Goede uitstraling.
• Het verlaagt de productiekosten en verhoogt de waarde van samengestelde producten.

De materiaalkeuze is erg belangrijk vanwege het feit dat verschillende kunststoffen verschillende fysieke eigenschappen hebben. De kunststoffen die gezamenlijk worden verwerkt moeten compatibel met elkaar zijn en het verschil in krimp van beide kunststoffen moet klein zijn.

Een nadeel van 2K spuitgieten is dat de kosten voor een matrijs hoger zijn dan een matrijs voor 1K spuitgieten. Alsmede moet de spuitgietmachine uitgerust zijn met een tweede kunststofcomponenten, wat de machine ook duurder maakt. Uiteindelijk wordt met 2K spuitgieten de kosten terugverdiend door het verlagen van arbeidskosten en montagekosten, omdat het handmatig aanbrengen van bijvoorbeeld een afdichting niet meer nodig is. Hiermee wordt een assemblage-stap voorkomen.

Een ander nadeel van 2K spuitgieten is dat het recyclen van de kunststof producten lastig maakt, omdat veelal twee verschillende kunststoffen worden samengevoegd. Ook wanneer het kunststoffen “uit dezelfde familie” zijn zal de kwaliteit van retourstromen minder zijn. Dit maakt het lastig om de kunststoffen opnieuw te gebruiken voor een hoogwaardige toepassing.

Naast 2-componenten spuitgieten is het ook mogelijk om drie soorten kunststof te verwerken tot één kunststof onderdeel. Dit wordt 3K spuitgieten genoemd.

Het bericht 2K spuitgieten verscheen eerst op Reobijn.

Het spuitgietproces

De spuitgietcyclus is de gehele machine afloop die nodig is om een spuiting van één of meerdere producten te maken. Een cyclus heeft als startpunt de geopende matrijs, zonder producten, waarbij de uitstootcilinder in de achterste stand staat en de smelt voor de volgende cyclus geplasticeerd is. Daarna wordt de gehele spuitgietproces doorlopen en eindigt deze weer met een geopende matrijs.

De sluitfase

De eerste stap van het spuitgietproces is de sluitfase. De spuitgietmachine voert de beweging uit waardoor de matrijs zich sluit. De matrijshelft die beweegt en de beweegbare opspanplaat zijn tezamen zwaar, ze hebben samen een behoorlijke massa. Toch is het de bedoeling dat de matrijs zo snel mogelijk sluit, zodat er een zo kort mogelijke cyclustijd ontstaat. Om extreem grote massakrachten bij het bewegen te voorkomen, kan de sluitsnelheid in stappen worden ingesteld.

De matrijsbeveiliging

De tweede stap is de matrijsbeveiliging. Voor het einde van de sluitbeweging wordt overgeschakeld op een lage matrijsbeveiliging druk. Deze lage druk is voldoende om de matrijs te sluiten. De druk is zo laag dat als er iets tussen de twee matrijshelften zit de beweging stopt, zodat er geen matrijsbeschadiging kan ontstaan. Bij de optimale machine instelling werkt de lage druk tot er net contact tussen de matrijsvlakken is. Daarna is de matrijs gesloten.

Het opbouwen van de sluitkracht en het begin van de injectie

Nadat de spuitgietmatrijs is gesloten, wordt het spuitgietproces vervolgt met het opbouwen van de sluitkracht en het begin van de injectie. Er wordt eerst overgeschakeld op hoge sluitdruk, waardoor de machine op sluitkracht komt. De ingestelde sluitkracht moet correct zijn. Om afkoeling van de spuitneus te voorkomen, wordt soms het contact tussen spuitneus en matrijs verbroken. De spuitneus staat dan enkele centimeters van de matrijs af. Pas als er voldoende sluitkracht aanwezig is, beweegt de injectie-eenheid naar voren. De spuitneus van de cilinder bouwt een aanlegkracht op tegen de spuitbus van de matrijs. Deze aanlegkracht moet voldoende groot zijn voor een goede afdichting tussen de spuitneus en de matrijs. Als de spuitneus niet sterk afkoelt en bij hotrunnermatrijzen, blijft de injectie-eenheid de gehele cyclus met de spuitneus tegen de matrijs staan. Dan wordt direct nadat de sluitkracht aanwezig is de aanlegkracht opgebouwd. Als de aanlegkracht voldoende groot is begint de spuitgietmachine met injecteren.

Het inspuiten en het begin van de nadruk

Fase 4 is het inspuiten en het begin van de nadruk. Om de warme smelt in de matrijs te spuiten moet de schroef met een bepaalde snelheid en kracht naar voren bewegen. Bij het inspuiten willen we altijd de matrijsholte snel en gecontroleerd vullen. De snelheid is in het machine programma instelbaar. Het kan nodig zijn om de injectiesnelheid in stappen regelen. Om de warme smelt met de juiste snelheid in de productholte te spuiten is er een bepaalde druk nodig. Deze specifieke injectiedruk is afhankelijk van de snelheid van inspuiten en de daarbij optredende weestand die de smelt ondervindt. Als de matrijs geheel gevuld zou worden met de relatief hoge injectiedruk zal er een extreem hoge drukpiek optreden. Om dat te vermijden wordt als de matrijs voldoende ver gevuld is overgeschakeld op een meestal lagere nadruk. Tijden de injectiefase wordt de matrijs 95% tot 98% gevuld. Is deze vulling bereikt , dan schakelt de spuitgietmachine over op de lagere nadruk. Deze nadruk zorgt er dan voor dat de matrijsholte geheel wordt afgevuld.

De nadrukfase en het begin van de koeltijd

Het spuitgietproces wordt vervolgt met de nadrukfase en het begin van de koeltijd. De nadruk is nodig om het geïnjecteerde materiaal, dat bij het afkoelen aan het krimpen is, na te vullen. De nadruk moet werkzaam blijven tot er voldoende materiaal is nagevuld. Daardoor krijgt het product een goed gewuld en strak uiterlijk. Het product krimpt dan ook niet overmatig nadat het uit de matrijs is gehaald. Op een gegeven moment is het product zover afgekoeld en gestold dat langer nadrukken niet zinvol is. Dit levert extra spanningen in het product en verlies van energie en tijd op. In feite begint de warme kunststof direct af te koelen, op het moment dat de warme smelt bij het inspuiten de koude matrijswand raakt. Dit afkoelen gaat door tijdens het nadrukken. In het machineprogramma begint de ingestelde koeltijd echter pas te werken direct nadat de nadruktijd is afgelopen.

Plasticeren

Als de nadruk is afgelopen kan de machine direct beginnen met plasticeren. De schroef draait vanaf het bufferpunt, tot het ingestelde doseerpunt bereikt is. Het toerental van de schroef moet zo hoog worden ingesteld dat het doseerpunt is bereikt, voordat de koeltijd is afgelopen. Als de stuwdruk hoger wordt ingesteld gaat de schroef door deze weerstand langzamer naar het doseerpunt toe. Als daardoor de doseertijd te lang wordt om binnen de koeltijd te blijven, moet het toerental van de schroef verhoogd worden.

Decompressie en einde van de koeltijd

De volgende stap is decompressie en einde van de koeltijd. Na het plasticeren heerst er voor de schroefpunt een overdruk in de smelt. Hoe hoger de stuwdruk hoe hoger de restdruk in de smelt. Bij een open spuitneus kan er dan materiaal uit de spuitneus stromen. Ook kan het materiaal door de open aanspuitbus in de matrijs stromen en daar afkoelen. Daarom wordt de schroef na het plasticeren enkele millimeters teruggetrokken. Dit wegnemen van de druk heet de decompressie. Na de decompressie kan als het product voldoende is uitgehard en dus vormvast is de koeltijd eindigen. De matrijs kan nu openlopen.

Openen van matrijs en uitwerpen van het product

De laatste stap van de spuitgietcyclus is het openen van de matrijs en het uitwerpen van het product. Direct na de decompressie kan de injectie-eenheid worden teruggetrokken om verdere afkoeling van de spuitneus te voorkomen. Nadat de sluitkracht is afgebouwd opent de matrijs. De matrijs is ontworpen om een product mee te nemen op de achtermatrijs. Het product moet soepel loskomen uit de voormatrijs en eventuele aanspuitingen lostrekken. Als de matrijs geopend is, kan het product worden uitgestoten. De uitstootbeweging kan al in gang worden gezet voordat de matrijs volledig open is, dit bespaard tijd. Zodra de matrijs volledig geopend is volgt de pauzetijd. Deze tijd kan gebruikt worden om met een robotarm het product tussen de matrijshelften uit te pakken. Op het moment dat de pauzetijd afgelopen is kan het spuitgietproces weer opnieuw beginnen.

De instelwaarden

Het is erg belangrijk om de juiste instelwaarden te gebruiken. Tijdens een productierun moet de procesafloop namelijk ongestoord en zonder bijvoorbeeld temperatuurschommelingen verlopen. Alleen dan ontstaan er producten van dezelfde kwaliteit. Deze diverse parameters kunnen betrekking hebben op temperatuur, snelheid, druk, tijd en de te volgen wegpunten. Meestal heeft één stap meerdere instelwaarden. De sluitbeweging kent bijvoorbeeld drie sluitsnelheden en drie wegpunten. Meestal wordt in een proefspuiting de juiste instellingen voor een nieuw op te zetten productie bepaald. Bij de proefspuiting moeten de instelwaarden zo gekozen worden dat ze ook voor een volgende productie ongewijzigd gebruikt kunnen worden.

De meeste parameters hebben invloed op elkaar en op het uiteindelijke spuitgietproduct. Als bijvoorbeeld de stuwdruk wordt verhoogt, zal de dichtheid en de homogeniteit van de smelt toenemen. Er wordt dus meer materiaal geplasticeerd en ingespoten. Door de hogere frictie zal de smelt ook warmer worden. Om deze warmte, na het inspuiten af te voeren, kan de benodigde koeltijd ook langer worden. Ook de totale plasticeertijd kan toenemen. Als de decompressieweg wordt gewijzigd wordt niet alleen de restdruk in de smelt verandert, maar kan ook de ingespoten hoeveelheid smelt wijzigen. Alle gekozen instelwaarden moeten geregistreerd worden. Bij moderne machines gaat dit volledig digitaal en worden ze in het machineprogramma opgeslagen.

Controle van de spuitgietproducten

Bij het spuitgieten worden meestal producten in grote series gemaakt. Soms produceert een spuitgietmachine weken, of zelfs maanden hetzelfde product. Tijdens de productie komen er veranderingen in het proces voor . Vervuiling van de matrijs of kleine verschillen in de eigenschappen van de grondstof veroorzaken productafwijkingen. Ook kan er een storing in de spuitgietmachine, de matrijs of de randapparatuur optreden. Daarom worden tijdens de productie, op vooraf bepaalde tijden, de producten gecontroleerd. Voordat de productie begint is al bepaald hoe vaak en waarop de producten gecontroleerd moeten worden.

Het bericht Het spuitgietproces van begin tot eind verscheen eerst op Reobijn.