Een product met een stijve kern en een zachte afdichting eromheen kan in één machinecyclus ontstaan. Dat is de belofte van 2K spuitgieten, ook wel tweecomponentenspuitgieten genoemd. U bespaart een montagestap, u haalt een lijmverbinding uit het proces en u krijgt een onderdeel dat maatvast is omdat beide kunststoffen in dezelfde matrijs zijn gevormd. Op het productblad ziet dat er eenvoudig uit.

In het gereedschap ligt de werkelijkheid anders. Een 2K-matrijs is geen gewone matrijs met een extra aanspuiting erbij. Het is een gereedschap dat twee vormholtes, twee smeltstromen, twee temperatuurniveaus en een mechanische beweging tussen beide stappen moet combineren, zonder dat de eerste component vervormt terwijl de tweede eroverheen loopt. Wij ontwerpen en bouwen deze matrijzen in de eigen toolshop en zien in de praktijk dat de meeste vragen al bij het productontwerp beantwoord moeten worden.

Wie vroeg nadenkt over materiaalcombinatie, verankering en krimp houdt het gereedschap beheersbaar. Wie dat overslaat, betaalt later voor een omgebouwde matrijs of voor een product dat op de scheidingsvlakken loslaat.

Wat 2K spuitgieten anders maakt dan een enkelvoudige matrijs

Bij standaard spuitgieten vult één smelt één holte. Bij 2K spuitgieten wordt het product na de eerste injectie verplaatst naar een tweede holte die ruimte laat voor de tweede kunststof. Het halffabricaat blijft daarbij in of op een kern zitten, zodat de positie exact bekend blijft. Verschuift dat halffabricaat een tiende millimeter, dan ziet u dat terug als een naadverspringing of als overspuiting.

De matrijs moet dus twee dingen tegelijk doen. Vormgeven en positioneren. Die tweede taak stelt eisen aan geleiding, aan centrering en aan de stijfheid van de matrijshelften, want de sluitkracht van de tweede injectie werkt op een gereedschap dat al gevuld is.

Draaitafel, indexplaat en overzetten

Voor de verplaatsing tussen stap één en stap twee bestaan drie gangbare oplossingen. Bij een draaitafel roteert de hele beweegbare matrijshelft, meestal over 180 graden, zodat de kern met het voorgevormde product tegenover de tweede holte komt te staan. Dat is robuust en snel en het vraagt een machine met een draaitafel of een draaiplaat.

Een indexplaat werkt vergelijkbaar maar draait alleen een deel van de matrijs, wat het gereedschap compacter houdt. De derde route is overzetten met een handling of een robot, waarbij het eerste deel uit de matrijs wordt genomen en in een tweede station wordt geplaatst. Die methode is flexibel en geschikt voor kleinere series, maar de positienauwkeurigheid hangt af van de grijper in plaats van van het gereedschap.

De keuze bepaalt de bouwvorm van de matrijs, de benodigde machine en de cyclustijd. Daarom leggen wij die keuze in de engineeringfase vast en niet tijdens de bouw.

Hechting of mechanische verankering

Twee kunststoffen hechten alleen aan elkaar als ze chemisch verwant zijn. Een thermoplastisch elastomeer op PP-basis hecht goed aan polypropeen. TPU en TPE op SEBS-basis hechten redelijk tot goed aan ABS en PC. Combinaties als POM met vrijwel alles geven weinig tot geen hechting en dat geldt ook voor PA met een elastomeer zonder aangepaste formulering. Materiaalleveranciers publiceren hechtingsmatrices en die zijn een goed vertrekpunt, al blijft een proefstuk de enige echte bevestiging.

Hecht het niet, dan wordt de verbinding mechanisch. U ontwerpt dan doorvoeren, ondersnijdingen, zwaluwstaarten of omlopende groeven waarin de tweede component zich vastzet. Dat werkt betrouwbaar maar het kost wanddikte en het maakt de kernen in de matrijs ingewikkelder. Vaak combineren we beide principes, zodat een matige hechting niet de enige zekerheid is.

Krimp en temperatuur per component

De twee kunststoffen krimpen verschillend. Een hard technisch materiaal krimpt anders dan een zacht elastomeer en die verschillen werken tegen elkaar in zodra het product afkoelt. Het gevolg kan kromtrekking zijn of spanning op het scheidingsvlak die pas na weken zichtbaar wordt. In de maatvoering van de holtes wordt de verwachte krimp per component apart verrekend.

Ook de temperatuur verschilt. De eerste component vraagt vaak een andere matrijstemperatuur dan de tweede en die circuits moeten gescheiden blijven. Een 2K-matrijs heeft daardoor twee onafhankelijke temperatuurregelingen en meer koelkanalen dan een enkelvoudige matrijs van vergelijkbaar formaat. De eerste component mag bovendien niet te ver afkoelen voordat de tweede erop komt, want een koud oppervlak hecht slechter.

Waarom een 2K-matrijs duurder uitvalt

De meerprijs zit in het aantal holtes, de beweging tussen de stations, de dubbele temperatuurregeling en de extra beproevingsronden. Reken in ordes van grootte op een gereedschap dat aanzienlijk kostbaarder is dan twee losse matrijzen samen. Per project verschilt dat sterk.

Daar staat tegenover dat u een assemblagestap laat vervallen. Bij hoge aantallen verdient dat zich terug in arbeid, in logistiek en in kwaliteit, omdat er geen losse afdichting meer verkeerd gemonteerd kan worden. Bij lage aantallen is los produceren en daarna assembleren vaak verstandiger.

Toepassingen waarin de combinatie zich terugverdient

De klassieke toepassing is een afdichting die direct op een behuizing wordt gespoten, zodat er geen O-ring meer nodig is. Verder ziet u zachte grepen op handgereedschap, bedieningsknoppen met een rubberachtige toplaag, connectorbehuizingen met een geïntegreerde kabeldoorvoer en medische onderdelen waarbij een naadloos oppervlak reiniging vereenvoudigt. In de medische en hightech markten weegt dat laatste zwaar.

Denkt u aan een product met twee kunststoffen, leg de materiaalcombinatie en de verankering dan vroeg naast een matrijsontwerp. Wij kijken graag met u mee naar de haalbaarheid en naar de vraag of 2K spuitgieten in uw geval de logische route is. Neem gerust contact op met een tekening of een idee.