Spritzgießen ist eine Technologie, die auf den Eigenschaften von Kunststoffen beruht. Ein Verständnis dieser Eigenschaften ist für jeden Spritzgießer unerlässlich.
Die Beherrschung der Prozesseigenschaften erleichtert die Behebung von Qualitätsproblemen, wenn sie in der Produktion auftreten - ein wesentlicher Bestandteil der Perfektionierung Ihres Handwerks.
I. Polypropylen (PP)-Spritzgießverfahren
PP ist ein transluzenter, teilkristalliner Thermoplast mit hoher Festigkeit, guter Isolierung, geringer Wasseraufnahme, hoher Wärmeformbeständigkeit, geringer Dichte und hoher Kristallinität. Zu den modifizierten Füllstoffen gehören in der Regel Glasfasern, mineralische Füllstoffe, thermoplastischer Gummi usw.
Die Fließfähigkeit von PP variiert stark von Anwendung zu Anwendung, und die allgemeine Fließfähigkeit von PP liegt zwischen ABS und PC.
Reines PP ist halbtransparent elfenbeinweiß und kann in verschiedenen Farben eingefärbt werden; auf allgemeinen Spritzgießmaschinen lässt sich PP nur mit Masterbatch einfärben.
Unabhängig von der Anwendung können Maschinen, die mit Plastifizierelementen ausgestattet sind, qualitativ hochwertige Ergebnisse gewährleisten.
Für die Verwendung im Freien ist die Zugabe von UV-Stabilisatoren und Ruß für eine dauerhafte Leistung unerlässlich.
Um eine Schwächung oder Verfärbung Ihres Endprodukts zu vermeiden und dennoch umweltfreundliche Lösungen zu bieten, sollte während der Produktionszyklen ein Höchstwert von 15% an recyceltem Material eingehalten werden.
Es gibt keine besonderen Anforderungen an die Auswahl einer Spritzgießmaschine. Denn PP hat eine hohe Kristallinität.
Erforderlich ist eine computergesteuerte Spritzgießmaschine mit hohem Einspritzdruck und mehrstufiger Regelung. Die Schließkraft wird im Allgemeinen mit 3800t/m2 bestimmt, das Einspritzvolumen beträgt 20%-85%.
Die Formtemperatur ist 50-90℃, mit hoher Formtemperatur für hohe dimensionale Anforderungen. Die Kerntemperatur ist mehr als 5℃ niedriger als die Hohlraumtemperatur, der Angussdurchmesser beträgt 4-7 mm, die Nadelverschlusslänge 1-1,5 mm, und der Durchmesser kann so klein wie 0,7 mm sein.
Je kürzer die Anschnittlänge ist, desto besser, etwa 0,7 mm, die Tiefe beträgt die Hälfte der Wanddicke, die Breite das Doppelte der Wanddicke, und die Länge des Schmelzeflusses in der Kavität nimmt mit der Form zu.
Die Form muss einen guten Auspuff haben, das Auspuffloch ist 0,025mm-0,038mm tief und 1,5mm dick, um Schrumpfungsspuren zu vermeiden, ist es notwendig, eine große und runde Einspritzöffnung und einen runden Fließkanal zu verwenden, die Dicke der Verstärkung sollte gering sein (zum Beispiel ist es 50-60% der Wandstärke).
Die Dicke von Produkten aus homopolymerem PP darf 3 mm nicht überschreiten, da es sonst zu Blasenbildung kommt (dickwandige Produkte können nur aus copolymerem PP hergestellt werden).
Der Schmelzpunkt von PP liegt bei 160-175℃, die Zersetzungstemperatur bei 350℃, doch darf die Temperatureinstellung während der Spritzgussverarbeitung 275℃ nicht überschreiten, und die Temperatur des Schmelzabschnitts liegt vorzugsweise bei 240℃.
Zur Verringerung von Eigenspannungen und Verformungen sollte die Hochgeschwindigkeitsinjektion gewählt werden, aber einige PP-Sorten und Formen sind nicht geeignet (es entstehen Blasen und Luftmuster).
Wenn die gemusterte Oberfläche helle und dunkle Schlieren durch den Anschnitt ausbreitet, sollten eine niedrigere Einspritzgeschwindigkeit und eine höhere Werkzeugtemperatur verwendet werden.
Der Schmelzgegendruck kann 5 bar betragen, und der Gegendruck des Farbpulvers kann höher eingestellt werden.
Verwenden Sie einen höheren Einspritzdruck (1500-1800 bar) und Nachdruck (etwa 80% des Einspritzdrucks). Drehen Sie den Nachdruck auf etwa 95% des vollen Hubs und verwenden Sie eine längere Nachdruckzeit.
Um Schrumpfung und Verformung durch Nachkristallisation zu verhindern, wird das Produkt in der Regel mit heißem Wasser eingeweicht.
2. Polyethylen (PE)-Spritzgießverfahren
PE ist ein kristalliner Rohstoff, die Feuchtigkeitsaufnahme ist sehr gering, nicht mehr als 0,01%, daher ist es nicht notwendig, vor der Verarbeitung zu trocknen.
Die Flexibilität der PE-Molekülkette, die geringen Bindungskräfte zwischen den Molekülen, die niedrige Viskosität der Schmelze und die ausgezeichnete Fließfähigkeit ermöglichen es, dünnwandige Produkte mit langem Fluss zu formen, ohne dass der Druck zu hoch ist.
PE Schrumpfung Bereich, Schrumpfung Wert, Richtung offensichtlich, LDPE Schrumpfung von etwa 1,22%, HDPE Schrumpfung von etwa 1,5%. HDPE Schrumpfungsrate ist etwa 1,5%.
Das Material neigt daher leicht zu Verformung und Verzug. Da die Kühlbedingungen der Form die Schwindungsrate stark beeinflussen, muss die Temperatur der Spritzgießform sorgfältig geregelt werden, damit die Kühlung gleichmäßig und stabil bleibt.
Die Kristallisationsfähigkeit von PE ist hoch, und die Temperatur der Form hat einen großen Einfluss auf den Kristallisationszustand der Kunststoffteile.
Die Formtemperatur ist hoch, die Schmelze kühlt langsam ab, die Kristallisation der geschmolzenen Kunststoffteile ist hoch, und die Festigkeit ist hoch.
Der Schmelzpunkt von PE ist nicht hoch, aber die spezifische Wärmekapazität ist größer, so dass bei der Plastifizierung immer noch mehr Wärme verbraucht werden muss.
Der Erweichungstemperaturbereich von PE ist klein, und die Schmelze ist leicht oxidierbar. Daher sollte der Formgebungsprozess so weit wie möglich den Kontakt zwischen der Schmelze und Sauerstoff vermeiden, um die Qualität der Kunststoffteile nicht zu beeinträchtigen.
PE-Teile sind weich und leicht zu entformen. Wenn die Kunststoffteile flache seitliche Nuten haben, können sie stark entformt werden.
Die nicht-newtonsche Natur der PE-Schmelze ist nicht offensichtlich, die Änderung der Scherrate hat weniger Einfluss auf die Viskosität, und die Viskosität der PE-Schmelze wird weniger von der Temperatur beeinflusst. die Abkühlungsgeschwindigkeit der PE-Schmelze ist langsam, daher muss sie vollständig abgekühlt werden. Die Form sollte über ein besseres Kühlsystem verfügen.
Wird die PE-Schmelze während des Einspritzens durch direkten Einlauf zugeführt, erhöht sich die Spannung und es kommt zu ungleichmäßiger Schrumpfung und gerichteter Zunahme der Verformung, so dass auf die Wahl der Einlaufparameter geachtet werden sollte.
Die Spritzgießtemperatur von PE ist breit gefächert, im fließenden Zustand hat eine kleine Temperaturschwankung keine Auswirkungen auf das Spritzgießen. Die thermische Stabilität von PE ist gut, in der Regel unter 300 Grad ohne offensichtliche Zersetzungserscheinungen, die wenig Einfluss auf die Qualität haben.
Die wichtigsten Bedingungen für die Formgebung von PE
Zylindertemperatur: Sie hängt hauptsächlich von der Dichte des PE und der Höhe des Schmelzestroms sowie von Typ und Leistung der Spritzgießmaschine und der gewünschten Form der Kunststoffteile der ersten Stufe ab.
Da es sich bei PE um ein kristallines Polymer handelt, sollten die Körner beim Schmelzen eine gewisse Wärme aufnehmen, so dass die Temperatur des Fasses 10 Grad über seinem Schmelzpunkt liegen sollte.
Bei LDPE wird die Trommeltemperatur auf 140-200℃ und bei HDPE auf 220℃ geregelt, wobei der hintere Teil der Trommel den niedrigsten und der vordere Teil den höchsten Wert annimmt.
Werkzeugtemperatur: Die Werkzeugtemperatur hat großen Einfluss auf die Kristallisation der Kunststoffteile. Eine hohe Werkzeugtemperatur führt zu einer hohen Kristallinität der Schmelze und hoher Festigkeit, erhöht jedoch auch die Schwindung.
Üblicherweise wird die Formtemperatur von LDPE auf 30℃-45℃ geregelt, während die Temperatur von HDPE entsprechend 10-20℃ höher liegt.
Einspritzdruck: Ein höherer Einspritzdruck begünstigt die Formfüllung. Aufgrund der guten Fließfähigkeit von PE sollte außer bei dünnwandigen, schlanken Produkten ein niedrigerer Einspritzdruck gewählt werden; üblich sind 50-100MPa. Bei einfachen Formen und dickwandigeren Kunststoffteilen kann der Einspritzdruck niedriger sein, andernfalls muss er höher liegen.
3. Polyvinylchlorid (PVC)-Spritzgießverfahren
Typische Anwendungen: Wasserleitungen, Hausinstallationsrohre, Wandpaneele, Gehäuse gewerblicher Maschinen, Verpackungen für Elektronikprodukte, Medizinprodukte, Lebensmittelverpackungen usw.
Chemische und physikalische Eigenschaften: PVC ist ein amorpher Werkstoff. In der Praxis werden PVC häufig Stabilisatoren, Schmiermittel, Verarbeitungshilfsmittel, Farbstoffe, Schlagzähmodifikatoren und weitere Additive zugesetzt.
PVC-Material ist nicht brennbar, hochfest, chemisch beständig gegen Witterungseinflüsse und hat eine ausgezeichnete geometrische Stabilität.
PVC ist sehr widerstandsfähig gegen Oxidationsmittel, Reduktionsmittel und starke Säuren. Es kann jedoch von konzentrierten oxidierenden Säuren wie konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure angegriffen werden und ist nicht für den Kontakt mit aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen geeignet.
Die Schmelztemperatur von PVC ist ein sehr wichtiger Parameter bei der Verarbeitung, und wenn dieser Parameter nicht angemessen ist, führt dies zur Zersetzung des Kunststoffs.
Die Schrumpfungsrate von PVC ist recht gering, im Allgemeinen 0,2~0,6%.
Bedingungen des Spritzgießprozesses.
Trocknung: In der Regel ist keine Trocknung erforderlich.
Schmelzetemperatur: 185~205℃. Werkzeugtemperatur: 20~50℃.
Einspritzdruck: bis zu 1500bar.
Nachdruck: bis zu 1000bar.
Einspritzgeschwindigkeit: Um einen übermäßigen Materialabbau zu vermeiden, wird üblicherweise eine relativ hohe Einspritzgeschwindigkeit verwendet.
Angusskanäle und Anschnitte: Alle herkömmlichen Anschnittarten können verwendet werden. Für kleine Spritzgussteile eignen sich Nadelpunkt- oder Tunnelanschnitte besser; für dickere Teile ist ein Fächeranschnitt vorzuziehen.
Der Mindestdurchmesser des Nadelverschlusses oder des Tauchverschlusses sollte 1 mm betragen; die Dicke des Fächerverschlusses sollte nicht weniger als 1 mm betragen.
Chemische und physikalische Eigenschaften: Hart-PVC ist einer der am häufigsten verwendeten geschmolzenen Kunststoffe.
4. Polystyrol (PS)-Spritzgießverfahren
Typische Anwendungsbereiche: Produktverpackungen, Haushaltsprodukte (Geschirr, Tabletts usw.), Elektroartikel (transparente Behälter, Lichtstreuer, Isolierfolien usw.).
Chemische und physikalische Eigenschaften: Die meisten handelsüblichen PS-Typen sind transparent und amorph. PS weist eine sehr gute Maß- und Wärmebeständigkeit, hohe Lichtdurchlässigkeit, gute elektrische Isoliereigenschaften und eine nur sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme auf.
Es ist wasserbeständig und verdünnt anorganische Säuren, kann aber durch starke oxidierende Säuren wie konzentrierte Schwefelsäure angegriffen werden und in einigen organischen Lösungsmitteln aufquellen und sich verformen. Typische Schrumpfungsraten liegen zwischen 0,4 und 0,7%.
Bedingungen des Spritzgießprozesses.Trocknen: Eine Trocknung ist normalerweise nicht erforderlich, es sei denn, sie wurde unsachgemäß gelagert. Falls eine Trocknung erforderlich ist, werden Trocknungsbedingungen von 80°C und 2 bis 3 Stunden empfohlen.
Schmelzetemperatur: 180~280℃. Bei flammhemmenden Werkstoffen liegt die Obergrenze bei 250℃.
Werkzeugtemperatur: 40~50℃.
Einspritzdruck: 200~600bar.
Einspritzgeschwindigkeit: Eine hohe Einspritzgeschwindigkeit wird empfohlen.
Angusskanäle und Anschnitte: Alle herkömmlichen Anschnittarten können verwendet werden.
5. ABS-Spritzgießverfahren
Typische Anwendungsbereiche: Automobile (Instrumententafeln, Werkzeugfächer, Radkappen, Reflektorgehäuse usw.), Kühlschränke, leistungsstarke Geräte (Haartrockner, Mixer, Küchenmaschinen, Rasenmäher usw.), Telefongehäuse, Schreibmaschinentastaturen sowie Freizeitfahrzeuge wie Golfwagen und Jetschlitten.
Chemische und physikalische Eigenschaften: ABS wird aus drei chemischen Monomeren synthetisiert: Acrylnitril, Butadien und Styrol.
Jedes Monomer besitzt andere Eigenschaften: Acrylnitril bietet hohe Festigkeit sowie thermische und chemische Stabilität; Butadien sorgt für Zähigkeit und Schlagfestigkeit; Styrol ermöglicht eine einfache Verarbeitung, hohe Oberflächengüte und hohe Festigkeit. Morphologisch betrachtet ist ABS ein amorpher Werkstoff.
Bei der Polymerisation der drei Monomere entsteht ein Terpolymer mit zwei Phasen, einer kontinuierlichen Phase aus Styrol-Acrylnitril und einer dispergierten Phase aus Polybutadienkautschuk.
Die Eigenschaften von ABS hängen weitgehend vom Verhältnis der drei Monomere und der Molekularstruktur in den beiden Phasen ab.
Dies ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität bei der Gestaltung von Produktformen und hat dazu geführt, dass hundert verschiedene Qualitäten von ABS-Materialien auf dem Markt sind.
Diese verschiedenen Qualitäten bieten unterschiedliche Eigenschaften, wie z. B. mittlere bis hohe Schlagzähigkeit, geringen bis hohen Glanz und Verformungseigenschaften bei hohen Temperaturen.
ABS-Materialien bieten eine hervorragende Verarbeitbarkeit, ein ansprechendes Aussehen, geringes Kriechen und eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität sowie eine hohe Schlagfestigkeit.
Bedingungen für den Herstellungsprozess beim Spritzgießen.
Trocknung: ABS ist hygroskopisch und muss vor der Verarbeitung getrocknet werden. Empfohlen werden mindestens 2 Stunden bei 80~90°C. Der Feuchtigkeitsgehalt des Materials sollte nachweislich unter 0.1% liegen.
Schmelzetemperatur: 210~280℃; empfohlene Temperatur: 245℃.
Werkzeugtemperatur: 25~70℃. (Die Werkzeugtemperatur beeinflusst die Oberflächengüte der Kunststoffteile; eine niedrigere Temperatur führt zu einer geringeren Oberflächengüte.)
Einspritzdruck: 500~1000bar.
Einspritzgeschwindigkeit: mittel bis hoch.
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