Thermoplastisches Spritzgießverfahren

Thermoplastisches Spritzgießen hat sich zum meistgenutzten Kunststoffherstellungsverfahren entwickelt. Es ist dafür bekannt, dass es Produkte von hoher Standardqualität in kürzester Zeit und in großen Mengen herstellt. Der steigende Bedarf an hochwertigen Kunststoffprodukten in verschiedenen Sektoren hat die Anwendung von thermoplastischen Materialien gefördert.

Diese Materialien basieren auf Polymerharzen, die sich beim Erhitzen in eine homogene Flüssigkeit verwandeln, die beim Abkühlen fest wird. Beim Spritzgießen werden Thermoplaste und Duroplaste oder auch Elastomere verwendet, um hochleistungsfähige, formbare Teile oder Produkte herzustellen. Neuere Technologien für das Spritzgießen von Thermoplasten und bessere Formen haben eine Senkung der Kosten, ein besseres Aussehen und bessere Herstellungsmöglichkeiten ermöglicht.

Warum werden Thermoplaste beim Spritzgießen verwendet?

Thermoplaste werden beim Spritzgießen verwendet, da sie bei hohen Temperaturen schmelzen und bei niedrigen Temperaturen kristallisieren. Diese Eigenschaft macht sie ideal für das Recycling und die Formung in verschiedene Formen und Strukturen. Aufgrund ihrer Flexibilität und Vielseitigkeit sind sie die bevorzugten Materialien in der Industrie.

Wie stellt man spritzgegossene Thermoplastprodukte her?

Das Spritzgießen von Thermoplasten ist eines der grundlegendsten Verfahren in der modernen Produktion. Es umfasst die Herstellung einer Vielzahl von Kunststoffprodukten durch die Verwendung von thermoplastischen Polymeren.

Schritt 1. Geeignete Materialauswahl

Der verwendete Materialtyp bestimmt die Funktionalität, das Aussehen und die Haltbarkeit des Endprodukts. Wählen Sie die Materialien unter Berücksichtigung ihrer mechanischen Eigenschaften, ihrer Hitzebeständigkeit und ihrer spezifischen Verwendung aus.

Schritt 2. Materialvorbereitung

Bei diesem Verfahren wird das rohe Kunststoffgranulat getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen. Denn der Feuchtigkeitsgehalt wirkt sich erheblich auf den Schmelzprozess und das Formteil aus und ist schädlich. Das so vorbereitete Granulat wird dann über ein Förderband in den Trichter der Thermoplast-Spritzgießmaschine gegeben.

Schritt 3. Schmelzen

Das Kunststoffgranulat wird in einem Zylinder geschmolzen, der eine sich hin- und herbewegende Schnecke enthält. Diese Pellets nehmen dann die Form von geschmolzener Lava oder rotglühender Flüssigkeit an. In dieser Phase ist die Temperaturkontrolle von entscheidender Bedeutung, um die richtige Konsistenz und das Fließen des geschmolzenen Kunststoffs in der erforderlichen Qualität zu gewährleisten.

Schritt 4. Einspritzung

Wie der Name schon sagt, wird der geschmolzene Kunststoff durch Anwendung eines hochgradig kontrollierten Einspritzdrucks in den Formhohlraum gespritzt. Die präzise Steuerung dieses Prozesses bestimmt die genauen Spezifikationen und Oberflächen des Teils. Die entstandenen Teile werden dann unter optimalen Bedingungen abgekühlt und verfestigt.

Schritt 5. Auswurf

Nach dem Erstarren wird das gewünschte Teil mit Hilfe von Auswerferstiften aus der Form entnommen. Dieser Vorgang muss zeitlich abgestimmt und kontrolliert werden, damit das Teil nicht beschädigt und ordnungsgemäß entformt wird.

Schritt 5. Nachbearbeitung

In dieser Phase werden die Teile in der Regel in die gewünschte Form geschnitten. Die Teile können lackiert, eloxiert, beschnitten, poliert usw. werden, je nach gewünschter Funktionalität und Ästhetik.

Was sind die kritischen Teile einer Thermoplast-Spritzgießmaschine?

Eine thermoplastische Spritzgießmaschine besteht aus mehreren Teilen. Zu den gängigsten Teilen gehören;

Feststelleinheit

Die Schließeinheit hält die beiden Teile der Form fest, um sicherzustellen, dass sie sich während des Einspritzens nicht öffnen. Sie muss genügend Kraft aufbringen, um der Kraft zu widerstehen, die durch den eingespritzten geschmolzenen Kunststoff ausgeübt wird, damit sich die Form nicht öffnet und das Teil gut geformt ist.

Einspritzeinheit

Die Einspritzeinheit, das Herzstück der Maschine, ist für die Erwärmung des Kunststoffs und das Einspritzen in den Formhohlraum zuständig. Sie verfügt über einen beheizten Zylinder mit einer Schnecke, die sich hin und her bewegt, um den Kunststoff durch eine Düse in die Form zu drücken und eine gleichmäßige Materialzufuhr zu gewährleisten.

Wohnung und Kühlsystem

Nach dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in die Form hält das Verweil- und Kühlsystem den Druck aufrecht, um sicherzustellen, dass der Kunststoff alle Hohlräume der Form ausfüllt und in der richtigen Form erstarrt. Die Kühlung ist ein sehr wichtiger Prozess für die Reduzierung der Zykluszeit und die Verbesserung der Qualität des Endprodukts.

Auswurfverfahren

Nachdem der Kunststoff ausgehärtet ist, beginnt der Ausstoßvorgang. Die Form wird geöffnet, und die Auswerferstifte, die an der Seite der Form angebracht sind, werfen das fertige Teil aus dem Formhohlraum aus. Dieser Vorgang muss sorgfältig und zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt werden, damit das Teil nicht beschädigt wird und die Entnahme gut gelingt.

Formwerkzeug

Das Formwerkzeug ist ein Negativwerkzeug und wird aus Stahl oder Aluminium hergestellt und formt das Endprodukt. Es bestimmt die Oberflächenbeschaffenheit und die Größe des Produkts. Das Werkzeug besteht aus zwei Hälften, die in der Mitte miteinander verbunden sind und getrennt voneinander gespritzt werden.

Welche Materialtypen werden beim Thermoplast-Spritzgießen verwendet?

Es gibt viele Arten von thermoplastischen Spritzgussmaterialien, die zur Herstellung von Gussprodukten verwendet werden;

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) zeichnet sich durch hohe Schlagzähigkeit, hohe Steifigkeit und geringe Schrumpfung aus. Dadurch eignet es sich ideal für Automobilteile, Unterhaltungselektronik und Spielzeug, wo Haltbarkeit und mechanische Belastbarkeit von größter Bedeutung sind. Lesen Sie mehr über ABS-Spritzguss.

Polyamid (Nylon) hat eine hohe Festigkeit, thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit. Diese Eigenschaften machen es ideal für die Verwendung in Automobilteilen, mechanischen Produkten und anderen Konsumgütern, die Festigkeit und Leistung erfordern. Lesen Sie mehr über Nylon-Spritzguss.

Polyvinylchlorid (PVC) hat die Vorteile einer hohen Festigkeit, guter chemischer Beständigkeit und Feuerbeständigkeit. Einige der Verwendungszwecke sind Sanitärrohre, medizinische Schläuche und Outdoor-Möbel, was es zu einem Material macht, das in vielen Bereichen eingesetzt werden kann.

Polyethylenterephthalat (PET) wird wegen seiner Transparenz, seiner mechanischen Eigenschaften und seiner Zulassung für den Lebensmittelkontakt geschätzt. Dieses Material wird aufgrund seiner Festigkeit und Klarheit für Getränkeflaschen, Verpackungsmaterialien und synthetische Gewebe verwendet.

PMMA oder Acrylglas bietet eine gute Lichtdurchlässigkeit und ist unempfindlich gegen Witterungseinflüsse und UV-Strahlung. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für Schilder, Lampen und Fenster, bei denen Transparenz und Festigkeit erwünscht sind. Lesen Sie mehr über PMMA-Spritzguss.

Polystyrol (PS) ist ein leichtes und relativ billiges Material, das häufig für Einwegbesteck, CD-Hüllen und Isoliermaterial verwendet wird, da es leicht zu formen und relativ billig ist. Lesen Sie mehr über PS-Spritzguss.

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) zeichnet sich durch hohe Elastizität, Ölbeständigkeit und Abriebfestigkeit aus. Es wird bei der Herstellung von Schuhsohlen und Einlegesohlen, flexiblen medizinischen Schläuchen, Dichtungen für Kraftfahrzeuge usw. verwendet. Lesen Sie mehr über TPU-Spritzguss.

Polyoxymethylen (POM) hat eine hohe Steifigkeit, eine geringe Verschleißrate und eine gute Beständigkeit gegen Schrumpfung und Quellung. Es eignet sich für Anwendungen, die Festigkeit und Genauigkeit erfordern, wie z. B. Zahnräder und Lager, elektrische Teile und Konsumgüter. Lesen Sie mehr über POM-Spritzguss.

Polybutylenterephthalat (PBT) hat gute elektrische Eigenschaften und ist hitze- und chemikalienbeständig. Wegen seiner hohen Festigkeit und Wärmebeständigkeit wird es häufig für elektrische Teile, Automobilteile und Teile unter der Motorhaube verwendet.

Hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) zeichnet sich durch hohe Schlagzähigkeit und gute Verarbeitbarkeit aus. Es wird im Modellbau, bei der Beschriftung und im Gehäuse von Unterhaltungselektronikprodukten verwendet, wo Festigkeit und Stabilität erforderlich sind.

Thermoplastische Elastomere oder TPE sind Materialien, die sowohl Eigenschaften von Thermoplasten als auch von Gummi aufweisen und flexibel und elastisch sind. Sie werden für Dichtungen und Dichtungsanwendungen, weich anzufühlende Teile in Haushaltswaren und Griffe verwendet. Lesen Sie mehr über TPE-Spritzguss.

Polyphenylenoxid (PPO) ist bekannt für seine Hitzebeständigkeit, seinen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seine elektrische Isolierung. Es wird in Automobilteilen, elektrischen Teilen und Geräten verwendet, die strapazierfähig und hitzebeständig sein müssen.

LCP zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und gute chemische Beständigkeit aus. Es wird für elektrische Hochspannungskontakte, Mikrowellenherdteile und andere kritische Anwendungen eingesetzt.

Polyetherimid (PEI) hat eine hohe Hitze-, Festigkeits- und Flammenbeständigkeit. Es wird in Teilen der Luft- und Raumfahrt, in medizinischen Geräten und an anderen Stellen verwendet, an denen es hohen Belastungen ausgesetzt ist.

Polyetheretherketon (PEEK) zeichnet sich durch hohe Temperaturstabilität, chemische Inaktivität und mechanische Eigenschaften aus. Es wird in Teilen der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie und in der Medizintechnik eingesetzt, wo Festigkeit und Zähigkeit gefragt sind. Lesen Sie mehr über PEEK-Spritzguss.

Polyphenylensulfid (PPS) hat eine hohe Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit und eine geringe thermische Schrumpfung. Es wird in der Automobil-, Elektro- und Elektronikindustrie sowie in Beschichtungen verwendet, die chemische und thermische Stabilität erfordern. Lesen Sie mehr über PPS-Spritzguss.

Styrol-Acrylnitril (SAN) wird wegen seiner Klarheit, Steifheit und Chemikalienbeständigkeit bevorzugt. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für die Verwendung in Lebensmittelbehältern, da die Behälter unter anderem Fetten und Ölen standhalten müssen. SAN wird wegen seiner hohen Hitzebeständigkeit auch häufig in Küchengeräten und wegen seiner chemischen Beständigkeit in Badezimmerarmaturen verwendet.

Acetal (Polyoxymethylen, POM) ist sehr steif, selbstschmierend und hat eine gute Dimensionsstabilität. Acetal wird auch in elektrischen Isolatoren und Konsumgütern verwendet. Einige gängige Beispiele sind Reißverschlüsse und Fensterverschlüsse, bei denen Festigkeit und Verschleißfestigkeit erforderlich sind.

Ethylen-Vinylacetat (EVA) ist bekannt für seine Flexibilität, hohe Schlagzähigkeit und Klarheit. Es ist ein gummiartiges Material, das geformt und recycelt werden kann und in Schaumstoffprodukten für die Polsterung von Sportgeräten, Schuhen wie Sohlen und Einlegesohlen sowie in flexiblen Verpackungsfolien verwendet wird.

Polyurethan (PU) ist ein flexibles Polymer, das wegen seines Komforts und seiner Robustheit für Schaumstoffmöbel und Autositze verwendet wird. Außerdem wird PU für Räder und Reifen von Industrie- und Freizeitfahrzeugen sowie für Kfz-Innenteile wie Armaturenbretter verwendet.

PPSU ist hochgradig hitzebeständig, sehr zäh und dampfsterilisierbar, was es für schwierige Bedingungen geeignet macht. PPSU wird häufig für medizinische Instrumente verwendet, die häufig sterilisiert werden, für Flugzeuginnenräume, die hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind, sowie für Sanitäranlagen, bei denen Hitze und mechanische Belastungen eine wichtige Rolle spielen. Lesen Sie mehr über PPSU-Spritzgießen.

Polyethylennaphthalat (PEN) ist eine Variante von PET, hat aber bessere Barriereeigenschaften sowie eine bessere Hitze- und Chemikalienbeständigkeit. PEN wird für Verpackungsmaterialien verwendet, die sehr stabil sein und gute Barriereeigenschaften haben müssen, sowie in der Elektronik, wo die Teile formstabil und elektrisch isolierend sein müssen.

Polybutylens Die besonderen Eigenschaften wie Hitze- und Druckbeständigkeit machen es ideal für den Einsatz in Rohrleitungssystemen für die Warm- und Kaltwasserverteilung und Fußbodenheizungen, wo hohe Temperaturen und Drücke erforderlich sind.

Polymethylpenten (PMP) ist aufgrund seiner Transparenz und Hitzebeständigkeit ein ganz besonderer Thermoplast. PMP wird in Laborausrüstungen verwendet, wo chemische Beständigkeit und Klarheit erforderlich sind, und in Mikrowellenkochgeschirr wegen seiner Hitzebeständigkeit und der Qualität der Lebensmittelzubereitung.

Polysulfon (PSU) zeichnet sich durch hohe Hitzebeständigkeit, Festigkeit und Transparenz aus. Diese Eigenschaften machen es ideal für den Einsatz in medizinischen Geräten, insbesondere in solchen, die wiederverwendet und sterilisiert werden müssen, in Wasserfiltersystemen aufgrund ihrer Stabilität und Festigkeit und in elektrischen Teilen, bei denen Isolierung und Hitzebeständigkeit wichtig sind.

Duroplast vs. Thermoplastisches Spritzgießen: Die Hauptunterschiede

Thermoplast-Spritzguss

Bei dieser thermoplastischen Formtechnik werden Materialien wie Polyethylen und Nylon verwendet, die wieder aufgewärmt und für eine zweite Verwendung recycelt werden können. Es eignet sich perfekt für die Herstellung zahlreicher Komponenten, die Flexibilität, Schlagfestigkeit oder Klarheit erfordern.

Duroplast-Spritzgießen

Bei dieser Methode werden Materialien wie Epoxid und Polyester verwendet, die unter Hitzeeinwirkung eine chemische Reaktion eingehen und in einer bestimmten Form aushärten. Nach dem Erkalten können sie nicht mehr umgeformt werden. Es wird verwendet, wenn eine hohe Festigkeit, Hitze- oder Chemikalienbeständigkeit erforderlich ist, aber im Gegensatz zu Thermoplasten können sie nicht recycelt werden.

Der Hauptunterschied besteht also darin, dass Thermoplaste durch Schmelzen recycelt werden können, während Duroplaste dauerhaft geformt werden und sich nicht umformen lassen, wobei sie je nach Anforderung unterschiedliche Festigkeiten aufweisen.

Industrielle Anwendungen des Thermoplast-Spritzgießens

Automobilindustrie: Der Thermoplast-Spritzguss findet breite Anwendung bei der Herstellung von Innen- und Außenteilen von Kraftfahrzeugen wie Armaturenbrettern, Stoßfängern und Türverkleidungen von Fahrzeugen. Aufgrund seiner Festigkeit und Genauigkeit ist es auch für die Herstellung von Teilen unter der Motorhaube wie Flüssigkeitsbehälter und Gehäuse geeignet.

Medizinbranche: Im medizinischen Bereich ist das thermoplastische Spritzgießen von großer Bedeutung für die Herstellung von Einwegspritzen, chirurgischen Instrumenten und Gehäusen für medizinische Geräte. Aufgrund seiner Präzision bei der Entwicklung komplexer Muster ist er für die Entwicklung von Teilen, die in diagnostischen Instrumenten und Prothesen verwendet werden, unerlässlich.

Unterhaltungselektronik: In der Elektronik wird dieses Formverfahren unter anderem für die Herstellung von Gehäusen für Smartphones, Fernbedienungen und Computerteile verwendet. Auch bei der Herstellung von Batteriegehäusen und Steckern wird es wegen seiner Festigkeit und Vielseitigkeit der Form verwendet.

Bauindustrie: Im Bauwesen wird das thermoplastische Spritzgießen aufgrund der Festigkeit und Haltbarkeit des Materials zur Herstellung von Rohrformstücken, Sanitärteilen und elektrischen Gehäusen verwendet. Aufgrund seiner Festigkeit und Hitzebeständigkeit wird es auch bei der Herstellung von Dämmstoffen und Fensterrahmen eingesetzt.

Spielzeug und Freizeit: Dieses Verfahren wird bei der Herstellung von Actionfiguren, Puzzles und Brettspielen mit komplexem Design eingesetzt. Es wird auch bei der Herstellung von Gegenständen für den Außenbereich wie Gartengeräten und Kinderspielgeräten verwendet, da es starke und sichere Produkte hervorbringt.

Produkte für den Haushalt: Thermoplastisches Spritzgießen ist wegen seiner Hitze- und Chemikalienbeständigkeit für die Herstellung von Küchengeräten, Behältern und Utensilien unerlässlich. Aufgrund seiner Festigkeit und Einfachheit wird er auch für die Herstellung von Aufbewahrungsbehältern und Reinigungsgeräten verwendet.

Thermoplastisches Spritzgießen: Häufige Defekte und Abhilfemaßnahmen

Nachfolgend finden Sie typische Herausforderungen, die während des Prozesses auftreten, und Strategien, um diese effektiv zu bewältigen:

Unzureichende Füllung: Dies ist der Fall, wenn die Form nicht vollständig gefüllt ist. Um dies zu beheben, kann man die Einspritzgeschwindigkeit oder den Druck erhöhen, die Temperatur des Materials überprüfen oder die Größe des Anschnitts erhöhen.

Flash-Formation: Hierbei handelt es sich um einen Zustand, bei dem sich nach dem Gießen eine dünne Kunststoffschicht am Rand des Teils bildet. Dies kann entweder durch eine Verringerung des Einspritzdrucks oder der Schließkraft oder durch eine Überprüfung des Werkzeugs auf Beschädigungen behoben werden.

Verkrümmen: Wenn sich das Teil während der Abkühlung verformt, sollten Sie eine gleichmäßige Abkühlungstemperatur und Zykluszeit bis zum optimalen Zustand berücksichtigen.

Sinkende Markierungen: Dabei handelt es sich um kleine Konturen auf der Oberfläche des Werkstücks, die normalerweise in unterschiedlichen Größen auftreten. Um sie zu vermeiden, verlängern Sie die Abkühlzeit oder verringern Sie den Nachdruck.

Brandflecken: Diese treten auf, wenn ein Material überhitzt oder Luft eingeschlossen wird, und können zu schwarzen oder braunen Verfärbungen auf der Oberfläche des Teils führen. Dies kann durch eine Senkung der Schmelze- und Werkzeugtemperatur und eine gleichzeitige Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit vermieden werden, um eine Überhitzung oder die Bildung von Lufteinschlüssen zu vermeiden.

Diese Änderungen sollen die Qualität und Produktivität des Spritzgießprozesses verbessern.

Zusammenfassung

Das Thermoplast-Spritzgießen ist nach wie vor eine der wichtigsten Säulen der Innovation, die Flexibilität und Effizienz bei der Entwicklung von Qualitätsprodukten bietet. Er wird in der Automobil- und Medizintechnik, der Unterhaltungselektronik und vielen anderen Branchen eingesetzt und beweist damit seine Vielseitigkeit und Effizienz.

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