Spuitgieten is een van de belangrijkste productietechnologieën in de moderne kunststofindustrie. Met de toenemende nadruk op milieubescherming en het streven naar een duurzame wereld, zijn wegwerpbekers gemaakt van PET (Polyethyleen Tereftalaat) en PLA (Polymelkzuur) materialen populair geworden. Deze materialen hebben niet alleen uitstekende fysieke eigenschappen, maar voldoen ook aan de milieueisen. Waar en hoe kunnen spuitgietmachines worden gebruikt om PET- en PLA-bekers te produceren? Dit artikel belicht deze vraag vanuit verschillende invalshoeken, waaronder materiaaleigenschappen, spuitgietprocessenvereisten voor apparatuur en praktische toepassingsgevallen.

Materiaal Eigenschappen PET en PLA

PET-materiaal

PET is een thermoplastisch materiaal dat gedeeltelijk kristallijn is en wordt gebruikt in verpakkingen voor vezels, voedingsmiddelen en dranken. PET heeft de volgende eigenschappen:

Hoge transparantie en glans: PET is zeer transparant en heeft een hoge glans, waardoor het ideaal is voor transparante verpakkingsmaterialen.

Uitstekende mechanische eigenschappen: PET heeft een hoge treksterkte en is taai en bestand tegen druk en stoten zonder noemenswaardige schade.

Chemische weerstand: PET is bestand tegen chemische corrosie en wordt daarom PET genoemd.

Recyclebaarheid: PET is zeer goed recyclebaar en voldoet aan de regelgeving voor milieubehoud.

Goede hittebestendigheid: PET heeft een hoge hittebestendigheid en wordt niet zacht of vervormd bij hoge temperaturen, in tegenstelling tot PVC. Dit maakt het geschikt voor voedselverpakkingen die op hoge temperatuur gesteriliseerd moeten worden.

PLA-materiaal

PLA is een plastic materiaal dat milieuvriendelijk is omdat het gemaakt wordt van hernieuwbare grondstoffen zoals maïs of suikerriet. PLA heeft de volgende eigenschappen:

Biologische afbreekbaarheid: PLA kan biologisch worden afgebroken in de omgeving van industriële compostering en is dus aantrekkelijk voor het milieu.

Goede transparantie: Net als PET heeft PLA ook een hoge transparantie die gebruikt kan worden voor heldere verpakkingsproducten zoals dunne filmproducties en flexibele verpakkingen.

Eenvoudige verwerking: Omdat PLA een alifatisch polyamide is, heeft het uitstekende verwerkingskenmerken en kan het met verschillende technieken worden verwerkt.

Lage thermische stabiliteit: Het is dus beperkt in verschillende toepassingsgebieden, vooral in gebieden met hoge temperaturen omdat PLA bij dergelijke temperaturen zacht wordt en afbreekt.

Veiligheid bij contact met voedingsmiddelen: PLA is biologisch afbreekbaar en geproduceerd uit hernieuwbare bronnen en grondstoffen. Het voldoet aan de Food Contact Material-norm voor gebruik in voedingsmiddelen en dranken.

Spuitgietproces

Principe van spuitgieten

Spuitgieten is het proces waarbij je dingen maakt door gesmolten spul in een gat te stoppen en het dan te laten afkoelen en uitharden. Bij dit proces wordt het plastic verwarmd, gesmolten, in een gat gespoten, samengeperst, afgekoeld en er weer uitgehaald. Enkele van de belangrijkste onderdelen zijn de spuiter, de houder, de gatenmaker, het verwarmingselement en de controller.

Parameters voor spuitgieten

Belangrijke parameters van de spuitgietproces omvatten:

Temperatuur: De temperatuur waarbij het plastic smelt en de matrijstemperatuur zijn twee belangrijke factoren die de kwaliteit van het eindproduct bepalen.

Druk: De injectiedruk en de houddruk bepalen hoeveel kunststof de matrijs vult.

Tijd: De injectietijd, de wachttijd en de afkoeltijd bepalen de afmetingen en de mechanische eigenschappen van het product.

Voordelen van spuitgieten

Spuitgieten heeft de volgende voordelen:

Hoge productie-efficiëntie: Deze productietechniek is perfect om heel snel een heleboel dingen te maken met behulp van spuitgietmachines.

Hoge precisie: De mallen voor kunststof spuitgieten zijn supernauwkeurig en geweldig om echt ingewikkelde vormen te maken.

Hoge mate van automatisering: De machines van tegenwoordig zijn enorm geautomatiseerd zodat je niet veel hoeft te doen, wat betekent dat je een heleboel dingen kunt maken die er allemaal hetzelfde uitzien.

Veelzijdigheid: Je kunt bijna alles maken met spuitgieten en je kunt bijna elk soort materiaal gebruiken.

Spuitgietprocessen voor PET en PLA

Spuitgieten van PET

Belangrijke overwegingen voor het spuitgieten van PET zijn onder andere:

Droogbehandeling: PET is een dorstig materiaal dat er niet van houdt om nat te worden. Als PET nat wordt, kan het afbreken en minder bruikbaar worden. Je moet het dus drogen. Nadat je je monster hebt gemaakt, moet je het 4-6 uur in de oven zetten bij 150 ℃.

Temperatuurregeling: PET heeft een hoge verwekingstemperatuur van ongeveer 250-280 °C en de temperatuur van de mal moet worden geregeld binnen een bereik van 80-120 °C om een mooier en nauwkeuriger product te krijgen.

Drukregeling: PET heeft dus een lage vloei en om deze vloei te bereiken is een hoge injectiedruk van ongeveer 80-140MPa nodig en zelfs de houddruk is hoog. Deze fixatietijd moet normaal gesproken tussen de 10-20 seconden liggen, afhankelijk van de gemiddelde wanddikte van het product.

Vormontwerp: Mogelijke problemen tijdens het gieten van PET-producten zijn onder andere het kristalliseren van de producten; het koelsysteem van de matrijs moet dus ontworpen zijn om de producten gelijkmatig en snel te koelen.

Overwegingen bij het ontvouwen: PET-producten zijn vrij stijf, dus je moet voorzichtig zijn als je ze ontvormt zodat ze niet barsten. In dit geval is het gebruik van de arm een goede manier om ze te ontvormen en het maakt je sneller en het product beter.

Spuitgieten van PLA

De belangrijkste punten voor PLA-spuitgieten zijn

Droogbehandeling: PLA is ook erg gevoelig voor vocht en moet voor verwerking gedroogd worden tot een vochtgehalte van 0,02%. Gewoonlijk wordt PLA gedroogd in een droger bij 80℃ gedurende 2-4 uur.

Temperatuurregeling: PLA, een soort thermoplastisch polymeer, heeft een lager smeltpunt van 160-180℃. De matrijstemperatuur moet worden geregeld op 30-50℃.

Drukregeling: De vloei-eigenschappen, of hoe gemakkelijk het vloeit, zijn vrij goed, omdat het alleen een lage injectiedruk nodig heeft, zoals 60-100 MPa en houddruk. Je moet de injectiesnelheid verlagen om af te komen van het probleem van smeltbreuk dat optreedt bij een hoge injectiesnelheid.

Vormontwerp: Omdat PLA-producten de neiging hebben om krom te trekken en te vervormen, moet het matrijsontwerp zorgen voor een gelijkmatige koeling in de matrijs om de interne spanning te verminderen.

Overwegingen bij het ontvouwen: Om de complexiteit te verminderen, worden PLA-producten gemakkelijk vervormd tijdens het ontvormen. Voor elk plakkerig probleem moeten coatings met een lage wrijvingscoëfficiënt worden gebruikt om problemen tot een minimum te beperken.

Keuze en configuratie van spuitgietmachines

Soorten spuitgietmachines

Standaard spuitgieten Machines kunnen gebruikt worden voor het spuitgieten van PET en PLA, maar er zijn geschikte configuraties nodig op basis van de materiaaleigenschappen en productvereisten. Gebruikelijke types spuitgietmachines zijn onder andere:

Hydraulische spuitgietmachines: Klemkracht tonnage Conventionele spuitgietmachines die een breed scala aan kunststoffen kunnen verwerken. Dit hydraulische systeem levert een aanzienlijke injectiedruk en klemkracht voor PET-kunststoffen en andere materialen met een hoge viscositeit.

Volledig elektrische spuitgietmachines: Deze machines worden beschouwd als nauwkeuriger, perfect voor het maken van veel nauwkeurige spullen en spullen waar veel vraag naar is op de markt. Dit komt omdat het servobesturingssysteem van all-electic machines je de mogelijkheid geeft om de initiële snelheid en druk van de injectie in een smal bereik te zetten voor materiaal zoals PLA.

Hybride spuitgietmachines: Deze machines zijn een combinatie van hydraulische en elektrische machines en zijn zeer flexibel en energiezuinig. Ze zijn een combinatie van hydraulische en elektrische machines. Veel van deze machines kunnen een hoge injectiedruk leveren en ze zijn ook zeer nauwkeurig en energiezuinig - waardoor de hybride machines de beste keuze zijn.

Configuratie van spuitgietmachines

Bij de productie van PET- en PLA-bekers moet rekening worden gehouden met de volgende configuraties:

Schroefontwerp: PET en PLA hebben verschillende smeltprofielen en gebruiken dus verschillende schroeven. Voor het verwerken van PET moet je een schroef met een kort compressiegedeelte gebruiken om de meeste plastificeerefficiëntie te krijgen, terwijl je voor PLA een algemeen schroefprofiel kunt gebruiken, maar je moet de juiste geometrie hebben om de tijd die je in de smelt doorbrengt en dus de hoeveelheid degradatie te minimaliseren.

Verwarmingssysteem: Om te voorkomen dat de temperatuur te hoog wordt en de smelt uiteenvalt, moet je de temperatuur echt goed kunnen regelen. Je moet de verwarmingsspiralen en temperatuurregeling in goede staat en gekalibreerd houden, zodat je de warmte in de kamers kunt houden.

Ontvouwsysteem: De mallen bevatten PET- en PLA-producten die zwak zijn en voorzichtig behandeld moeten worden bij het ontvormen. De lengte van het vormproces wordt beschreven en er kan een robotarm of een pneumatisch uitwerpsysteem worden ontworpen om het ontvormen te verbeteren.

Praktijkgevallen

Productie van PET-bekers

Een drankenfabrikant gebruikt de PET spuitgieten proces voor de productie van transparante drankbekers met het volgende proces:

Voorbereiding van grondstoffen: We gebruiken de beste PET-grondstoffen en zorgen ervoor dat de materialen een vochtgehalte hebben van minder dan 0,005%.

Vormontwerp: We gebruiken hoogprecieze mallen en ontwerpen ze met een goed koelsysteem om ervoor te zorgen dat het product een stabiele grootte heeft. We kiezen dit matrijsmateriaal omdat het snel en gelijkmatig kan opwarmen omdat het een goede warmtegeleiding heeft.

Instellingen procesparameters: Het moet worden gegoten bij een temperatuur van 260℃, terwijl de mal op een temperatuur van 100℃ moet worden gehouden, de injectiedruk 120MPa is, de houddruk 80MPa, de injectietijd 2 seconden, houdtijd 8 seconden, koeltijd 15 seconden.

Productieprocesbesturing: Het maakt gebruik van adaptieve automatisering voor de productie. Dit betekent dat er een online controlesysteem is dat de afmetingen, het gewicht en de transparantie van elk kopje dat wordt gemaakt controleert om er zeker van te zijn dat het aan de kwaliteitseisen voldoet.

Kwaliteitscontrole: Een online detectiesysteem controleert de afmetingen, het gewicht en de transparantie van het product om te garanderen dat elke beker aan de kwaliteitsnormen voldoet. Er worden regelmatig monsters genomen om de mechanische eigenschappen en chemische weerstand van het product te testen.

PLA-beker productie geval

Een milieuvriendelijk productbedrijf gebruikt het PLA-spuitgietproces om biologisch afbreekbare wegwerpbekers te maken met het volgende proces:

Voorbereiding van grondstoffen: We gebruiken biologisch afbreekbare PLA-grondstoffen en drogen die vervolgens tot een vochtgehalte met een gewichtsverlies van minder dan 0,02%.

Vormontwerp: We gebruiken een eenvoudige structuur van de matrijs om de vormcyclus te verkorten en de productie-efficiëntie te verhogen. Wat ons onderscheidt van de concurrentie is de laag hechtende coating op het oppervlak van de matrijs, zodat er weinig PLA blijft plakken.

Instellingen procesparameters: Smelttemp op 170℃, Mold Temp op 40℃, injectiedruk op 80MPa, houddruk op 60MPa, injectietijd op 1. De gewenste cyclustijd voor het gekozen product is 5 seconden, houdtijd is 5 seconden en koeltijd is 10 seconden.

Productieprocesbesturing: Volledig elektrische spuitgietmachines zijn ontworpen en afgesteld om alle bewegingen nauwkeurig te regelen terwijl ze heel weinig energie verbruiken. Wat de productielijn efficiënter maakt, is het gebruik van aan- en afvoersystemen die minimale menselijke tussenkomst vereisen.

Kwaliteitscontrole: Regelmatige bemonstering zorgt ervoor dat elke batch producten voldoet aan de normen voor biologische afbreekbaarheid en mechanische eigenschappen. Er worden tests uitgevoerd op biologische afbreekbaarheid en mechanische prestaties om de afbraaksnelheid en gebruikssterkte van het product te controleren.

Economische en milieueffectbeoordeling

Economische batenanalyse

PET- en PLA-materialen gebruiken voor spuitgietproductie van bekers heeft de volgende economische voordelen:

Hoge productie-efficiëntie: Spuitgieten heeft nog steeds het voordeel van efficiëntie en automatisering, waardoor het goedkoper is als het wordt gebruikt voor toepassingen waarbij veel vergelijkbare producten moeten worden gemaakt.

Materiaalkosten: Terwijl de basisgrondstof van PLA kostenvoordelen heeft met betrekking tot duurzaamheid, maakt het versnipperde materiaal het product aantrekkelijker voor landen met hogere milieunormen voor producten die binnen hun grenzen worden verkocht.

Investering in apparatuur: De initiële investering in apparatuur is hoog, maar de kosten kunnen snel worden terugverdiend naarmate de productieschaal en de efficiëntie toenemen.

Milieueffectbeoordeling

Het gebruik van PET- en PLA-materialen heeft aanzienlijke milieuvoordelen:

Recyclebaarheid van PET: De recyclebaarheid van PET vermindert de milieubelasting na gebruik. Recycling en hergebruik kunnen het verbruik van nieuwe materialen en de afvalproductie verminderen.

Biologische afbreekbaarheid van PLA: Doordat PLA biologisch afbreekbaar is, kan het na verwijdering in de natuur worden afgebroken, waardoor de plasticvervuiling afneemt.

Energieverbruik: Het gebruik van volledig elektrische spuitgietmachines kan het energieverbruik en de koolstofuitstoot verminderen, waardoor de productie milieuvriendelijker wordt.

Conclusie

De eigenschappen van spuitgietmachines tonen aan dat verschillende soorten bekers, zoals PET en PLA, inderdaad geproduceerd kunnen worden door een geschikte configuratie van de apparatuur en fijnafstemming van de parameters voor elk type materiaal. PET-bekers hebben een zeer goede lichtdoorlaatbaarheid en mechanische perfectie die ideaal zijn voor het verpakken van dranken. PLA-bekers kosten echter meer en zijn biologisch afbreekbaar en geschikt voor eenmalig gebruik ter ondersteuning van een milieuvriendelijk proces. Door de zich ontwikkelende technologie en de veranderende trends en eisen van klanten zullen spuitgietprocessen in de toekomst een prominentere rol spelen bij de productie van PET- en PLA-producten.

Misschien zal in de toekomst de norm voor naleving van de milieuvoorschriften nog hoger worden, samen met een groter milieubewustzijn bij de consument, waardoor het gebruik van biologisch afbreekbare materialen zoals PLA veel gevraagd zal worden. Momenteel moeten spuitgietprocessen worden verbeterd om ze aan te passen aan de verschillende toepassingen voor verschillende materialen en producten, zodat er effectieve, efficiënte, energiebesparende en milieuvriendelijke procesoplossingen zijn. Aan de andere kant zijn fabrikanten van spuitgieten machines zijn altijd op de hoogte gebleven van hun pogingen om nieuwere en slimmere machines te ontwerpen en te produceren die kunnen voldoen aan de talloze marktvragen in de wereld van kunststofproducten.

In dit geval moet het management de nadruk leggen op voortdurende veranderingen in het proces en toegang krijgen tot betere apparatuur en productiemiddelen om de totale productiviteit te verbeteren, de kwaliteit van de producten te verhogen en tegelijkertijd de productiekosten te verlagen. Consumenten en fabrikanten hebben er ook veel baat bij omdat de mogelijkheden van spuitgiettechnologieën op grote schaal zijn toegepast in de productielijn van PET- en PLA-bekers, wat niet alleen bijdraagt aan de popularisering van groene productie, maar ook nieuwe mogelijkheden biedt voor de verdere ontwikkeling en efficiëntie van hulpbronnen.