In de automobielsector moeten kunststofproducten die door middel van kunststofspuitgieten worden vervaardigd, niet alleen een esthetisch aantrekkelijk uiterlijk hebben, maar ook voldoende sterk zijn en voldoen aan de beoogde productfunctie-eisen. Het spuitgietmateriaal (kunststof) wordt doorgaans gespecificeerd door de productontwerper. Bij het ontwerpen van kunststofspuitgietmatrijzen heeft de materiaalkeuze een aanzienlijke invloed op het structurele ontwerp van de matrijs. Niet alle kunststoffen zijn geschikt voor kunststofspuitgieten in matrijzen. Verschillende soorten kunststoffen en verschillende onderdeelontwerpen vereisen verschillende matrijsontwerpen. Zo kan luchtuitwerping worden gebruikt voor producten van polypropyleen (PP), terwijl voor hetzelfde product van polystyreen (PS) uitwerppennen nodig zijn. Bij het gebruik van een andere kunststof dan het oorspronkelijke ontwerp tijdens het spuitgieten kunnen problemen optreden, zoals problemen met vullen en verpakken. Het toevoegen van vulstoffen aan kunststoffen kan de sterkte van het product verbeteren, maar heeft ook invloed op de krimp. Vulstoffen verminderen meestal de krimp. Wanneer het spuitgietmateriaal afwijkt van het materiaal dat in het matrijsontwerp is gekozen, worden de afmetingen van het product beïnvloed. Bovendien kunnen vulstoffen abrasief zijn en matrijsonderdelen sneller doen slijten dan ongevulde kunststoffen. Dit beïnvloedt het ontwerp en de productie van de kunststof spuitgietmatrijs. Daarom moeten matrijsonderdelen die gevoelig zijn voor erosie gemakkelijk te vervangen zijn wanneer ze versleten zijn, en moet het gebruik van staal met een betere slijtvastheid worden overwogen. Dit is van groot belang voor de kleppen van hotrunnermatrijzen en gebieden waar hete, abrasieve kunststoffen met hoge snelheid over het gietoppervlak stromen. Dit abrasieve effect kan echter ook optreden in matrijzen met coldrunnerkleppen, wat de matrijskosten verhoogt. De locatie van de klep is cruciaal voor het vulvermogen van de kunststof spuitgietmatrijs. Sommige grote holtes vereisen mogelijk twee of meer kleppen om correct te worden gevuld, wat de matrijskosten van het hotrunner- of coldrunnersysteem beïnvloedt. De locatie van de klep is ook belangrijk omdat deze in grote mate de oriëntatie van de kunststofmoleculen in het gegoten product bepaalt. Over het algemeen is de sterkte van kunststoffen in de stromingsrichting groter dan die loodrecht op de stromingsrichting. In de buurt van de poort, wanneer het plastic in alle richtingen stroomt, is de sterkte relatief laag, vergelijkbaar met de lage sterkte bij de lasnaad. Als maximale longitudinale sterkte vereist is in een langwerpig product, moet de poort dus dicht bij het uiteinde van het product worden ontworpen, zoals weergegeven in figuur 1. Dunwandige producten, die veel voorkomen in de auto-industrie, zijn bijzonder kwetsbaar voor dit sterkteverschil. Dit komt doordat bij producten met een dunnere wanddikte de gesmolten kunststof sneller afkoelt en de moleculen zich niet willekeurig kunnen herschikken om een betere sterkte in alle richtingen te verkrijgen, zoals bij dikwandige producten. Bij dikwandige productenHet plastic tussen de afgekoelde buitenste lagen blijft langer op een hoge temperatuur, waardoor de binnenste kern van het plastic de tijd krijgt om zich te herschikken. Afbeelding 1: Langwerpig product, ontwerp de gate aan of nabij het uiteinde om sterkte in de lengterichting te verkrijgen. Het belang van de locatie van de gate is essentieel bij het ontwerpen van kunststof spuitgietmatrijzen. Het kan gemakkelijker zijn om de gate te ontwerpen op een positie waar de kortste runnerlengte (koude runner of warme runner) kan worden bereikt, maar dit kan resulteren in een lagere productsterkte, vooral voor langwerpige producten zoals die weergegeven in Afbeelding 1, die tijdens gebruik worden blootgesteld aan buigkrachten. Er zijn andere problemen die de locatie van de gate beïnvloeden: - De gate moet verborgen of verzonken zijn, zodat uitstekende gate-markeringen de gebruikers van het product niet verwonden (krassen). Dit is met name belangrijk voor medische kunststofproducten en geldt ook voor sommige kunststofproducten in de auto-industrie. - Uitstekende gate-markeringen kunnen ook van invloed zijn op het plakken van papieren etiketten. - Sommige uitstekende poortmarkeringen worden beschermd met poortringen om de stevigheid te vergroten. Dit gebeurt meestal aan de onderkant van grote containers, zoals weergegeven in Afbeelding 2. Afbeelding 2: Poortbeschermingsring, die de slagvastheid van kunststofproducten kan verbeteren.
