Spuitgieten is een vormgeeftechniek voor thermoplasten en metalen met een laag smeltpunt. Dit artikel gaat over het spuitgieten van thermoplasten ook wel kunststof genoemd of in het engels plastic.

Met spuitgieten wordt kunststof dat aangevoerd wordt als granulaat of poeder, gesmolten tot een visceuze massa en wordt deze onder hoge druk ingespoten in een matrijs waarvan de holte (of caviteit) de vorm is van het gewenste product. Door afkoeling stolt het kunststof en krijg men het gewenste product.

Spuitgieten is één van de meest gebruikte vormgevingstechnieken voor kunststof onderdelen.

Proces

Spuitgiet proces. 1 Extruder 2 Granulaat 3 Inspuit opening (spuitmond) 4 Matrijs (onderdeel) 5 Product 6 Matrijs(bovendeel)

Een schroef (extruder) (1) drukt het kunststof (granulaat) (2) door een kleine inspuitopening (spuitmond) (3) in de matrijs ( 4 & 6). Hierin bevindt zich een holte (caviteit) (5). Het inmiddels gesmolten kunststof stroomt door de inspuitopening en vult de holten van het gereedschap. Vervolgens wordt het gekoeld. Hierdoor stolt het materiaal en neemt het de vorm aan van de gereedschapholten (5). Het gereedschap wordt, nadat het materiaal voldoende is afgekoeld, geopend door het boven deel (6) horizontaal te verplaatsen. Vervolgens wordt het product, door uitwerpers (stiften) uit het geopende gereedschap (4) gedrukt. Door de zwaartekracht valt het product uit de matrijs in een opvangbak, of bij producten die niet mogen beschadigen pakt een robot ze uit de matrijs. Nadat het weer gesloten is kan aan de volgende productie gang begonnen worden.

Toepassingen

Met spuitgieten zijn complexe producten mogelijk. We vinden ze terug in verschillende sectoren.

Verpakking

Het meeste kunststof wordt gebruikt in verpakkingen voor bijvoorbeeld frisdrank, ijs, boter etc. De kostprijs en het uiterlijk zijn hierbij erg belangrijk. De kostprijs kan laag blijven door erg dunne producten te maken. Hoe dunner het product hoe sneller het afkoelt. De cyclustijd kan bij verpakkingen heel kort zijn, tot wel enkele seconden. Daarbij worden ook nog eens meervoudige matrijzen gebruikt, dat wil zeggen dat er in de matrijs veel dezelfde vormen zitten, zodat bij elke cylus een groot aantal dezelfde producten gemaakt worden. Zo kunnen op 1 machine wel 20 ijsbakjes met bedrukking en al per seconde gemaakt worden.

Consumentenproducten

In consumentenproducten zoals speelgoed (LEGO!), computeronderdelen (muis, toetsenbord etc), keukengerei speelt kostprijs natuurlijk ook een grote rol, maar hierbij zijn de mechanische eigenschappen en uiterlijk belangrijker. Hier worden meestal ook andere kunststoffen voor gebruikt. De cyclustijd is vanwege grotere wanddikte groter, van 10 seconden tot 1 minuut. Een kunststof vuilnisbak of een massief tafelblad kan wel enkele minuten in de matrijs afkoelen.

Industrie

Ook onderdelen voor de industrie worden op deze manier geproduceerd. Hier zijn de mechanische en chemische eigenschappen veruit het belangrijkst. Er zijn enkele technische kunststoffen die ook bij temperaturen van 150 graden nog erg sterk zijn.

Matrijs

Spuitgietmatrijzen kunnen afhankelijk van de complexiteit zeer duur zijn in aanmaak, maar door een groot aantal producten te produceren kan de stukprijs laag blijven waardoor het product economisch interessant wordt. Het ontwerpen van spuitgietmatrijzen is een vak apart. Bij het ontwerp van een matrijs moet natuurlijk rekening gehouden worden met de vorm van het product, maar ook met de eigenschappen van het te gebruiken kunststof. Met name om krimpverschijnselen en daaraan gekoppelde vervormingen tegen te gaan. Verder moet rekening gehouden worden met de eigenschappen en grootte van de spuitgietmachine en de gestelde eisen om de geplande productiecapaciteit te halen (cyclustijd). Aangezien ongeveer de helft van de cyclus bestaat uit afkoelen van het kunststof, wordt hier de meeste aandacht aan besteed. Het ontwerpen van spuitgietmatrijzen is daardoor een proces waarbij kwaliteit, snelheid en kostprijs de belangrijkste parameters vormen.

Recycling en alternatieve materialen

Met stijgende olieprijzen en een afnemende olievoorraad zullen de komende jaren recycling van kunststoffen en het gebruik van alternatieve materialen een belangrijke rol spelen.

Alternatieve materialen

Er zijn ook kunststoffen die gemaakt zijn van plantaardig materiaal zoals mais. Voordeel hiervan is dat in de eerste plaats geen olie nodig is, en in de tweede plaats dat dit materiaal biologisch afbreekbaar is.

De meningen zijn echter nog verdeeld of je dit "bio-kunststof" beter bij het restafval kunt doen of bij het GFT: In het ene geval krijg je bij het verbranden warmte die je kunt gebruiken. Het CO₂ dat daarbij vrijkomt sluit de cyclus. Er is immers ook CO₂ gebruikt om het mais te laten groeien. In het andere geval, dus wanneer je het bij het GFT doet (of in de struiken gooit!) wordt het materiaal afgebroken en heb je er niets meer aan, behalve als compost waar we toch al teveel van hebben.

Feit is dat we steeds meer met alternatieve materialen en recycling te maken zullen krijgen.