Полипропилен перерабатывается литьем под давлением на стандартной шнековой термопластавтомате, без сушки для ненаполненных марок, при температуре расплава, которую производители указывают в диапазоне примерно от 200 °C до 260 °C, в холодную форму, с быстрым заполнением и достаточным временем выдержки под давлением и охлаждения для контроля усадки в форме около 1–2 %.
ПП кристаллизуется при охлаждении, поэтому дает большую усадку, чем аморфные смолы, а его низкая вязкость расплава позволяет заполнять тонкие стенки и проникать в любой зазор на плоскости разъема или в вентиляционном канале. Если на чертеже указаны жесткие допуски или предусмотрена обычная окраска, следует сравнить ПП с АБС до изготовления оснастки.
Отформованный ПП устойчив к растворителям, поэтому для печати, окраски или склеивания требуется предварительная обработка поверхности.
Нужна ли полипропилену сушка
Ненаполненный полипропилен не требует сушки перед переработкой. В руководстве INEOS по переработке полипропилена указано, что предварительная сушка не требуется при нормальных условиях, а в технических паспортах Borealis для ненаполненных марок требуется лишь хранить смолу в сухих условиях при температуре ниже 50 °C.
Наполненные марки являются исключением: для стеклонаполненных и минералонаполненных полипропиленовых компаундов Borealis требуется предварительная сушка около 2 часов при 80 °C.
Серебристость (splay) — обычный признак влажной смолы, но в таблице поиска неисправностей INEOS это также связывается на ПП с конденсатом на форме, неупорядоченным фронтом потока и недостаточной выдержкой под давлением. Перед добавлением стадии сушки проверьте поверхность формы на наличие конденсата.
Технологические параметры для полипропилена
Температура цилиндра и давление впрыска имеют наибольшее значение при литье полипропилена; INEOS называет их двумя наиболее важными переменными, которыми располагает переработчик.
Температура расплава
Перерабатывайте полипропилен при температуре расплава, указанной производителем для данной марки: в руководстве Formosa по литью ПЭ/ПП указана температура расплава 400–470 °F (200–250 °C), а ненаполненные литьевые марки Borealis обычно находятся в диапазоне от 210 °C до 260 °C.
Диапазон Formosa относится к самому расплаву. Сделайте холостой впрыск, измерьте температуру игольчатым зондом и регулируйте зоны цилиндра, скорость шнека и противодавление, пока расплав не попадет в диапазон.
INEOS вместо этого приводит уставки цилиндра, обычно 400–525 °F (204–274 °C), поэтому показания дисплея цилиндра и показания зонда нельзя проверить по одному и тому же числу. Правило INEOS для настройки цилиндра исходит из детали: работайте на 25–50 °F (14–28 °C) выше минимальной температуры, при которой деталь заполняется, но никогда выше 570 °F (299 °C), при этом зона питания должна быть на 30–50 °F (17–28 °C) холоднее сопла.
В данных Borealis сополимер не требует более горячего расплава: при одинаковом показателе текучести расплава (ПТР) диапазоны для ударопрочного и статистического сополимеров начинаются на 10–20 °C ниже, чем у гомополимеров, и имеют тот же верхний предел.
Температура формы
Полипропилен перерабатывается в холодной форме: для ненаполненных марок диапазоны INEOS, Formosa и Borealis вместе охватывают от 10 °C до 66 °C, а собственный диапазон каждой марки Borealis уже.
В пределах диапазона более теплая форма дает лучшую поверхность и меньше следов потока, линий спая и хрупких деталей; более холодная снижает усадку, коробление, утяжины и прилипание в полости. Поддерживайте одинаковую температуру обеих половин формы и держите форму выше точки росы, чтобы она не отпотевала.
Давление и скорость впрыска
Заполняйте полипропилен быстро, при том давлении, которое необходимо для заполнения и выдержки детали: Formosa устанавливает скорость впрыска как можно выше без косметических дефектов, а Borealis отмечает высокую скорость впрыска для своих ненаполненных марок.
INEOS указывает обычное давление впрыска для полипропилена как 1000–1500 psi (6,9–10,3 МПа), с наилучшими результатами при использовании до примерно 75 % мощности машины, но в его руководстве не указано, идет ли речь о гидравлическом или пластическом давлении.
Гидравлическая машина умножает показание манометра на коэффициент усиления для получения пластического давления на сопле; электрическая машина показывает пластическое давление напрямую. При переносе формы для ПП между машинами переносите значение пластического давления.
Давление и время выдержки
Выдерживайте полипропилен под давлением до застывания литника, при давлении выдержки, которое Formosa устанавливает на уровне 50–75 % от давления впрыска. Borealis указывает 200–500 бар (20–50 МПа) давления выдержки для своих ненаполненных марок как минимум для предотвращения утяжин, не уточняя, идет ли речь о гидравлическом или пластическом давлении.
Выдержка под давлением контролирует размер детали на ПП. Решение INEOS для деталей, выходящих меньшего размера, — большее давление или время выдержки, а для деталей большего размера — меньшее.
Противодавление и скорость шнека
Перерабатывайте полипропилен при низком противодавлении и умеренной скорости шнека: INEOS рекомендует противодавление 50–100 psi по манометру (около 3,4–6,9 бар), а Formosa сочетает противодавление 50–200 psi со скоростью шнека 60–125 об/мин.
Повышайте противодавление только тогда, когда расплаву требуется больше сдвига для плавления или смешивания пигмента. Если набор дозы длится долго, повысьте скорость шнека, снизьте противодавление или нагрейте задние зоны.
Время охлаждения
Детали из полипропилена требуется время охлаждения, пропорциональное квадрату толщины самой толстой стенки, поэтому удвоение толщины стенки учетверяет время в форме.
INEOS рекомендует охлаждать деталь из полипропилена примерно до 130 °F (54 °C) перед извлечением.
Настройка машины и шнека
Полипропилен перерабатывается на стандартных литьевых машинах: INEOS утверждает, что никаких изменений не требуется, а Formosa указывает одноступенчатый шнек общего назначения. Начальные данные производителей для расчета размеров пресса:
| Параметр | Начальное значение | Источник |
|---|---|---|
| Усилие смыкания | 2 тонны на дюйм² проектируемой площади полости; не менее 4–6 тонн на дюйм² для деталей с неразъемными шарнирами | Руководство INEOS |
| Объем впрыска | 40–60 % от емкости цилиндра | Руководство Formosa по ПЭ/ПП |
| Подушка | Максимум 0,25 дюйма (6,35 мм) | Руководство Formosa по ПЭ/ПП |
| Отношение L/D шнека | От 20:1 до 24:1 | Руководство Formosa по ПЭ/ПП |
| Степень сжатия шнека | От 2,5:1 до 3:1 | Руководство Formosa по ПЭ/ПП |
Насколько усаживается полипропилен
Незаполненный полипропилен усаживается примерно на 1–2 % в форме. Borealis указывает 1–2 % в своих технических листах на незаполненные гомополимер и сополимер в зависимости от толщины стенки и условий литья, а таблица свойств INEOS ставит сополимер немного ниже гомополимера.
Толщина стенки оказывает наибольшее влияние: в исследовании восьми марок ПП усадка возрастала на 0,001 мм/мм на каждые 0,4 мм добавленной стенки и снижалась на 0,001 мм/мм на каждые 6,9 МПа добавленного давления в полости.
Усадка также продолжается после извлечения: в исследовании 2021 года брусков полипропилена толщиной 4 мм из формы с температурой 20 °C усадка выросла с 1,38 % через час после литья до 1,56 % через три недели, поэтому измеряйте детали после их старения.
Что касается допусков, один справочник по проектированию ПП дает ±0,007 дюйма на размер 1 дюйм детали толщиной 0,125 дюйма как коммерческий и ±0,0043 дюйма как точный; действующим стандартом на допуски литьевых деталей является DIN ISO 20457.
Равномерные стенки, а также ребра и бобышки тоньше соединяемой стенки обеспечивают равномерную усадку.
Неразъемные шарниры
Неразъемный шарнир из полипропилена формуется тонким, заполняется единым фронтом расплава, который пересекает шарнир под прямым углом к его длине, и сгибается, пока еще теплый после формы.
Отраслевые рекомендации устанавливают толщину неразъемного шарнира около 0,23–0,38 мм (0,009–0,015 дюйма).
Впускное отверстие располагайте так, чтобы расплав достигал всей длины шарнира одновременно. Когда одно впускное отверстие не может заполнить равномерно, размещайте впускные отверстия с обеих сторон шарнира, чтобы фронты встречались вдали от него.
Шарнирные детали требуют более высокого коэффициента смыкания по INEOS и жесткой формы: плиты формы, прогибающиеся всего на 0,001–0,002 дюйма, оказывают резкое влияние на работу шарнира.
Предоставьте шарниру собственный канал терморегулирования. Руководство INEOS отмечает, что канал шарнира часто работает горячим, при 160–180 °F (71–82 °C), тогда как рекомендации по проектированию шарниров в отраслевой прессе предписывают быстрое охлаждение шарнира; выбирайте между ними путем испытания первых отливок на изгиб. Сгибание каждого шарнира несколько раз при выходе из формы добавляет ориентацию и долговечность при изгибе.
Как гомополимер, так и сополимер образуют долговечные шарниры: в опубликованном сравнении, оба дали более длительный срок службы при изгибе, чем компаунд, модифицированный эластомером. Лучшая ударная вязкость сополимера при низких температурах делает его более безопасным выбором для шарнира, который будет работать в холодных условиях.
Литье наполненного полипропилена
Полипропилен, наполненный стеклом и тальком, перерабатывается при примерно той же температуре расплава, что и незаполненные марки, но требует предварительной сушки, более теплой формы и более мягких настроек шнека, и усаживается меньше. В данных Borealis большинство наполненных марок сохраняют температурное окно расплава 220–260 °C своих незаполненных гомополимеров; что меняется:
- Температура формы: 30–50 °C на большинстве листов наполненных марок и 40–80 °C для длинного стекла, тогда как несколько незаполненных марок работают при 10–30 °C.
- Шнек и заполнение: противодавление и скорость шнека от низкой до средней, а скорость фронта потока 100–200 мм/с на стеклонаполненных марках.
Перерабатывайте марки с длинным стеклом, чтобы сохранить волокна длинными: расплавляйте гранулы быстро с минимальной работой в шнеке и поддерживайте плавный поток.
Наполнители снижают усадку, стекло больше всего, но стекло снижает ее неравномерно: в исследовании 2019 года пластин толщиной 1,8 мм при 20 вес. % наполнителя разница между усадкой в направлении потока и поперечной усадкой у стеклонаполненного ПП была примерно в четыре с половиной раза больше, чем у тальконаполненного ПП.
Сколько добавлять измельчённых отходов и вторичного полипропилена
Нет фиксированной доли измельчённых отходов или вторичного полипропилена: заводы используют всё — от нуля, обычный ответ для медицинских деталей, до 100 %, а руководство INEOS ссылается на 30–40 %, подаваемых обратно с постоянной скоростью.
Три привычки обеспечивают предсказуемость смеси с измельчёнными отходами:
- Постоянная доля: фиксированное соотношение поддерживает стабильность MFR смеси от отливки к отливке.
- Мелкая фракция: отсеивайте её, потому что она проявляется в виде вкраплений.
- Проверка показателя текучести расплава: тестируйте смесь; исследование 2016 года по измельчённому ПП рассматривало показатель объёмной текучести расплава более чем в 1,5 раза превышающий значение для первичного материала как признак молекулярной деструкции.
Чтобы установить собственный предел завода, отливайте детали из первичной смолы и снова после пяти циклов измельчения; если детали после пятого цикла всё ещё соответствуют спецификации, допускайте три цикла для запаса.
Вторичный полипропилен из постпотребительских отходов — это другой материал, отличный от внутризаводских измельчённых отходов, со своим MFR и загрязнениями, и квалифицируется как новая марка.
Добавки, вводимые на прессе
Цветной суперконцентрат и нуклеирующий или осветляющий суперконцентрат — это добавки, наиболее часто добавляемые к полипропилену на прессе, а для наружных деталей к ним присоединяется УФ-стабилизатор. Для наружной детали стабилизатор может поставляться в той же грануле, что и краситель, как в атмосферостойком цветном суперконцентрате.
Антистатики часто вводятся в компаунд марки и не требуют ничего на прессе.
Цветной суперконцентрат
Полипропилен окрашивается на прессе путём смешивания цветного суперконцентрата с натуральной смолой при фиксированном соотношении разбавления; наш индивидуальный цветной суперконцентрат изготавливается для разбавления 1:20, 1:25 или 1:50 (от 5 % до 2 %), что подтверждается сертификатом анализа партии. Проверяйте как носитель, так и соотношение: концентрат на носителе, несовместимом с ПП, проявляется в виде хрупких деталей.
Некоторые пигменты также изменяют размер детали. Хинакридоновые и DPP-пигменты, а также фталоцианиновые синие и зелёные нуклеируют ПП и увеличивают усадку, поэтому при жёстком допуске на размер изменение цвета может потребовать отдельной проверки первой детали. Нуклеированная базовая смола обеспечивает стабильность усадки независимо от цвета.
Литьё нуклеированного и осветлённого полипропилена
Нуклеирующие и осветляющие агенты заставляют полипропилен кристаллизоваться при более высокой температуре, поэтому деталь застывает быстрее, а время выдержки и охлаждения можно сократить; осветлённые марки также требуют расплава, достаточно горячего для растворения осветлителя.
В исследование 2025 года, 0,2 масс. % сорбитолового осветлителя DMDBS повысили температуру начала кристаллизации полипропилена, но при 0,7 масс. % температура кристаллизации немного снизилась, поэтому более высокая дозировка не сокращает цикл дополнительно.
Наш суперконцентрат прозрачности MZT103, добавляемый в количестве 1–3 %, требует расплава выше 230 °C; литейщики, работающие со стандартным профилем 200–220 °C и получающие неполную прозрачность, обычно имеют проблему диспергирования, а не дозировки. Превышение необходимой температуры снижает кристалличность, жёсткость и ударную вязкость.
Осветлённые марки не имеют единого температурного окна, поэтому берите температуру из паспорта самой марки. Порошок осветлителя, такой как CA-61S, при 0,15–0,25 % вводится в компаунд на экструдере, а не дозируется на прессе.
Типичные дефекты и их устранение
Таблицы по устранению неисправностей для полипропилена от INEOS и Formosa сосредоточены на недоливах, облоях, залипании, короблении, утяжинах, расслоении и хрупких деталях. Что касается оснастки, руководство INEOS допускает любой тип литника при условии, что литник составляет не менее половины максимальной толщины стенки и не менее 0,030 дюйма (0,76 мм) в поперечнике, а вентиляционные каналы выполняются глубиной 1 мил (0,025 мм) на уплотнительной площадке с расширением до 5 мил (0,127 мм).
Коробление
Остановите коробление детали из полипропилена, охлаждая её равномерно и полностью перед извлечением и снижая внутренние напряжения, что INEOS делает с помощью более горячей формы, более низкого давления и умеренной скорости заполнения.
- Неравномерное охлаждение: поддерживайте одинаковую температуру половин A и B и устраняйте горячие точки в форме.
- Слишком раннее извлечение: увеличьте время охлаждения.
- Литниковая система: центральный литник на прямоугольной детали коробит противоположные углы в противоположных направлениях, поэтому проектируйте литник для потока в одном направлении, предпочтительно с торца.
- Скорость заполнения: INEOS и Formosa оба замедляют заполнение, когда проблема — коробление, хотя INEOS считает время заполнения второстепенным фактором коробления по сравнению с охлаждением и литниковой системой.
Утяжины и раковины
Утяжины и раковины на полипропилене означают, что толстое сечение усадилось без достаточного количества расплава, подпитанного за ним, поэтому подпитывайте сильнее и дольше: повышайте давление и время выдержки и поддерживайте стабильную подушку. Снижение температуры расплава и формы также помогает.
Если выдержка под давлением не устраняет их, решение в оснастке: откройте впускные каналы, впуск в массивную секцию и утоньшите ребра и бобышки. Formosa помечает стенки толще 0,25 дюйма (6,4 мм) как склонные к раковинам.
Облой
Устраните облой на полипропилене, сначала проверив усилие смыкания, затем снизив давление впрыска, время впрыска и температуру цилиндра. В оснастке очистите поверхности и проверьте запирающие элементы и плоскость разъема; вентиляционные каналы, прорезанные глубже, чем нужно для ПП, заварите.
Смола со слишком высокой текучестью для данной настройки также дает облой, поэтому проверьте MFR партии, когда облой появляется после смены смолы.
Недоливы
Устраните недолив полипропилена, увеличив размер впрыска, давление и время впрыска, а также температуру цилиндра, затем открыв впускные каналы, литниковые каналы и вентиляционные каналы, когда настройки пресса исчерпаны. Когда работа начинает давать недоливы без изменения настроек, заподозрите смолу: Formosa указывает колебание показателя текучести расплава в смоле как причину, а INEOS указывает слишком низкую текучесть для данной настройки.
Залипание в форме
Полипропилен залипает в полости, когда он переуплотнен или недостаточно охлажден, поэтому снизьте давление или время выдержки и увеличьте охлаждение; он залипает на стержне, когда дал усадку на него, поэтому сократите цикл и извлекайте раньше. Полировка, увеличение уклона и удаление поднутрений исправляют то, что не могут исправить настройки.
Распылитель для съема с формы не должен быть нужен: руководство INEOS считает, что дешевле исправить оснастку, чем потерять способность к декорированию и время цикла из-за разделительного агента. Антистатик в марке также действует как внутренний разделитель.
INEOS указывает усадку на стержень и залипание, когда детали извлекаются недостаточно быстро, среди недостатков нуклеированного ПП, поэтому переход на нуклеированную марку может вызвать залипание на стержне в оснастке, которая работала чисто. Некоторые нуклеированные марки содержат добавку для облегчения съема, чтобы компенсировать это.
Хрупкость
Отформованная деталь из полипропилена получается хрупкой, когда смола деградировала, деталь несет внутренние напряжения от формования, концентрат пигмента не подходит для ПП или текучесть марки слишком высока для детали.
- Деградация: слишком горячий расплав или слишком долгое пребывание в цилиндре; снизьте температуру цилиндра или время пребывания.
- Внутренние напряжения от формования: от переуплотнения или слишком холодного расплава; снизьте давление или время выдержки, используйте умеренную скорость заполнения и повысьте температуру цилиндра.
- Концентрат пигмента: несовместимый носитель, плохая дисперсия или нуклеирующий пигмент.
- Текучесть смолы: марки с более высокой текучестью имеют более низкую молекулярную массу, поэтому INEOS советует наименьшую текучесть, которая заполняет деталь.
- Конструкция детали: острые углы и линии спая в зонах, несущих нагрузку.
Черные точки и пожелтение
Черные точки и пожелтение на полипропилене оба происходят от деградировавшей смолы, поэтому решение — меньше тепла и меньше времени в цилиндре: снизьте температуру расплава, противодавление и скорость шнека, и очистите места, где задерживается материал, такие как витки шнека, обратный клапан и горячий канал. Загрязнение и мелочь в дробленке также проявляются как точки.
Для пожелтения также снизьте долю дробленки, потому что дробленка уже потеряла часть своего антиоксиданта при предыдущих проходах.
Чтение паспорта смолы перед настройкой
Строки на паспорте марки полипропилена, которые задают окно формования, — это таблица переработки (температура расплава и формы, давление выдержки, скорость впрыска, любое примечание о сушке) и MFR с его условием испытания, который ранжирует текучесть марки, но сам по себе не задает температуру.
MFR полипропилена измеряется при 230 °C под нагрузкой 2,16 кг по ISO 1133 или ASTM D1238. Показатель текучести расплава, измеренный при другой нагрузке или температуре, нельзя ставить в один столбец с ним.
Руководство INEOS использует MFR для выбора марки для настройки: берите наименьшую текучесть, которая заполняет деталь при расплаве 400–450 °F (204–232 °C) и 1 000–1 500 psi.
Какое семейство и MFR покупать, следует из толщины стенки, длины пути течения и удара, который должна выдерживать деталь, рассмотрено для the three main PP grades
три основных сорта ПП, тонкостенных деталях и толстостенных автомобильных деталей.
Допуск для контакта с пищевыми продуктами устанавливается для каждой марки: полипропилен для контакта с пищевыми продуктами в США подпадает под 21 CFR 177.1520, и собственное нормативное заявление марки указывает, зарегистрирована ли она для контакта с пищевыми продуктами или для медицинских изделий.
Смена партии смолы или поставщика на работающей форме
Когда партия полипропилена или поставщик меняются на работающей форме, повторно проверьте минимальную температуру заполнения, массу детали, критические размеры и съем со стержня, потому что совпадающий MFR в сертификате не означает, что новая смола заполняет так же.
Начните с сертификат анализа, но читайте его MFR с учетом собственного разброса испытания. В межлабораторном сравнении, результаты MFR на одном полипропилене различались до 7 % в пределах лаборатории и до 21 % между лабораториями при доверительной вероятности 95 %, поэтому значение в COA и входное испытание могут различаться настолько без изменения смолы.
Производители устанавливают диапазон MFR для каждой марки и печатают его в COA; нет общего отраслевого допуска, который можно предполагать у разных производителей.
На прессе заново найдите минимальную температуру заполнения и установите запас цилиндра выше нее, затем взвесьте детали, измерьте критические размеры и скорректируйте размер через давление и время выдержки.
Следите также за давлением при переключении: при скоростном управлении, поддерживающем постоянное время заполнения, смола с более короткими цепями, например смесь с большим содержанием дробленки, проявляется как более низкое давление переключения.
Переход между нуклеированной и ненуклеированной маркой сдвигает усадку, цикл и съем, поэтому рассматривайте этот переход как новую марку с собственной проверкой первой детали.