Was sind die Ursachen für Kaltschneiderei beim Spritzgießen?

Cold slug is one of those Spritzgießen¹ defects that sneaks up on you. You set the temperatures, you run a few good shots, and then a solidified chunk of plastic appears in your part, right at the gate or in the runner. It ruins the cosmetic surface, weakens structural integrity, and can scrap an entire batch before you notice.

I have seen cold slug happen with everything from ABS housings to glass-filled nylon gears. In most cases, the root cause traces back to one of three things: inadequate nozzle temperature, a poorly designed cold slug well, or excessive barrel decompression. The frustrating part is that cold slug does not always show up consistently — it can appear only during cold starts, or only on certain cavities in a multi-cavity mold.

This guide covers every angle of cold slug formation — from the physics of melt solidification in the nozzle and sprue, to the Formgestaltung² features that catch or fail to catch these frozen plugs. Whether you are troubleshooting an existing defect or designing a new mold from scratch, you will find actionable steps grounded in real production experience from our Spritzgießen Operationen.

What Is a Cold Slug in Injection Molding?

A cold slug is a solidified chunk of plastic that forms when melt temperature drops below the freezing point before the cavity fills. It is not a short shot or sink mark — cold slugs are prematurely frozen material carried into the part by subsequent injection cycles. They typically appear as raised bumps, discolored spots, or small pits near the gate area.

For a broader look at Spritzgussformdesign, our pillar guide covers tooling structure, thermal control, and manufacturability tradeoffs.

In technical terms, cold slugs typically form at three locations: (1) at the Spritzgießen machine nozzle tip, where heat loss is fastest between shots; (2) in the sprue and runner system, where the melt travels through cold steel channels; and (3) at the gate, where the cross-section narrows and the flow velocity changes dramatically. Each location has different root causes and different fixes.

On our shop floor, we see cold slug most often during cold starts, when the mold has not reached thermal equilibrium yet, or when production switches from a high-melt-temperature material (like PEEK at 370 °C) to something cooler (like PP at 220 °C) and the operator does not purge the barrel completely. The residual high-temp material solidifies in the nozzle and gets injected as a cold slug into the first few shots of the new run.

What Causes Cold Slug During Injection Molding?

The root cause is always the same: the melt loses too much heat before it reaches the cavity. But the reasons behind that heat loss vary. Here are the four most common culprits we encounter in production.

Nozzle Temperature Too Low or Unstable

The nozzle is the last point where you can control melt temperature before it enters the mold. If the nozzle heater band is undersized, poorly controlled, or simply set too low, the melt at the tip cools between shots. When the next injection cycle starts, that cooled plug of plastic gets pushed into the sprue as a cold slug. This is especially common with materials that have a narrow processing window, such as polycarbonate or POM.

We once traced a recurring cold slug problem on a medical device housing back to a worn thermocouple on the nozzle — the controller showed 260 °C, but the actual tip temperature was cycling between 230 °C and 270 °C. Replacing the thermocouple and adding an insulation jacket solved it immediately.

Mold Temperature Below Optimal Range

When the mold steel is too cold, the melt solidifies on contact with the cavity walls. If the frozen layer builds up faster than the cavity fills, cold slugs appear in the part. This is particularly problematic for thin-wall molding, where the flow channel is already narrow.

The fix is not always to increase mold temperature — that can increase cycle time and cause warpage. Instead, you need to optimize the cooling circuit layout so that the temperature is uniform across the mold face, and ensure that the areas near the gate are warm enough to prevent premature freeze-off.

Excessive Barrel Decompression (Suck-Back)

Decompression — also called suck-back — pulls the melt away from the nozzle tip after holding pressure ends. If you overdo it, you pull air into the nozzle, and the melt at the tip oxidizes and cools rapidly. On the next shot, that degraded, cooled material enters the cavity as a cold slug. This is one of the most overlooked causes, because operators often add decompression to prevent drooling without realizing the side effect.

Long or Narrow Runner Systems

Every millimeter of runner length is an opportunity for the melt to lose heat. Long, thin runners with high surface-area-to-volume ratios cause rapid cooling. By the time the melt reaches the gate, its temperature may have dropped below the flow threshold, and the leading edge solidifies into a cold slug. This is why multi-cavity molds with balanced runner layouts are so important — they minimize the runner length to each cavity.

How Does Mold Design Contribute to Cold Slug?

Formenbau is probably the single biggest factor in whether cold slug becomes a chronic problem or a non-issue. A well-designed mold accounts for heat loss at every stage and includes features specifically meant to catch or prevent cold slugs.

The Cold Slug Well

The cold slug well (also called a cold slug pocket or catch pad) is a small cavity placed directly opposite the sprue entrance in the runner system. Its job is to catch the cold slug that naturally forms at the nozzle tip between shots. When the injection cycle starts, the first material to enter the mold is the coldest — that plug gets pushed straight into the cold slug well instead of into the runner and cavity. If your mold does not have cold slug wells, or if they are too small, cold slugs will travel downstream.

A properly sized cold slug well should have a volume at least 1.5 times the volume of the nozzle tip channel. It should be easy to eject and clean during maintenance. In multi-cavity molds, every runner branch should have its own cold slug well.

Gate Design and Location

The gate is the narrowest point in the flow path, and it is where the melt undergoes the highest shear and the fastest cooling. Small gate diameters (especially sub-gates or pinpoint gates) create high shear heating but also restrict flow, which can cause the melt to freeze off prematurely. Edge gates and fan gates provide a larger cross-section and are less prone to cold slug formation.

Gate location also matters. If the gate is far from the sprue, the melt has to travel a longer runner, losing more heat along the way. Placing gates closer to the sprue — or using a hot runner drop directly into the cavity — eliminates most of the runner heat loss.

Runner Cross-Section Shape

Round runners have the lowest surface-area-to-volume ratio, meaning the least heat loss per unit of melt flow. Full-round runners are the gold standard for cold slug prevention. Trapezoidal runners are a common compromise because they are easier to machine, but they have about 20% more surface area than equivalent round runners, which translates to faster heat loss. Half-round runners should be avoided entirely for any material prone to cold slug.

What Process Parameters Lead to Cold Slug Formation?

Die vier Prozessparameter, die am wahrscheinlichsten Kaltguss verursachen, sind Einspritzgeschwindigkeit, Nachdruck, Kühlzeit und Zylinderentlastung. Selbst ein perfektes Werkzeug produziert Kaltguss bei falschen Einstellungen. So justieren Sie jeden Parameter.

Einspritzgeschwindigkeit

Eine langsame Einspritzgeschwindigkeit gibt der Schmelze mehr Zeit zum Abkühlen, während sie durch den Anguss fließt. Bei Materialien mit schnellen Kristallisationsraten (wie POM oder PA66) führt eine langsame Füllgeschwindigkeit fast zwangsläufig zu Kaltguss am Anschnitt. Eine erhöhte Einspritzgeschwindigkeit drückt die Schmelze schneller durch den Anguss, reduziert die Verweilzeit und den Wärmeverlust. Allerdings kann übermäßige Geschwindigkeit zu Ausblühungen und Strahlbildung führen, daher muss der optimale Punkt gefunden werden.

Holding Pressure and Time

Unzureichender Nachdruck bedeutet, dass der Formhohlraum nicht vollständig verdichtet wird. Die gefrorene Schicht an den Wänden wächst nach innen, und das verbleibende Schmelzgut in der Mitte kann zu einem Kaltguss erstarren, bevor das Anguss-Tor zufriert. Wenn Sie Einfallstellen in Kombination mit Kaltguss beobachten, lösen eine Erhöhung des Nachdrucks und eine Verlängerung der Nachdruckzeit oft beide Probleme gleichzeitig.

Abkühlungszeit

Entgegen der Intuition kann eine übermäßige Kühlzeit zwischen den Schüssen den Kaltguss im nächsten Zyklus verschlimmern. Wenn das Werkzeug mit fließendem Kühlwasser stillsteht, kühlen die Angussbuchse und der Angussbereich weiter ab. Bis zum nächsten Schuss sind diese Oberflächen kälter als im stationären Produktionsbetrieb, und die Vorderkante der neuen Schmelze gefriert bei Kontakt. Eine Optimierung der Kühlzeit für den dicksten Teil des Bauteils – nicht für den Anguss – hilft dies zu vermeiden.

How Can You Detect and Identify Cold Slugs?

Kaltguss wird durch Sichtprüfung, Röntgen- oder CT-Scanning oder thermische Analyse (DSC/TGA) erkannt. Früherkennung verhindert, dass fehlerhafte Teile den Kunden erreichen. In unserer Fabrik ordnet das QC-Team den Fehler der Füll-, Verdichtungs-, Kühl- oder Auswerfphase zu und verfolgt dann das kalte Material zu seinem Ursprung. Unsere Ingenieure erfassen auch Düsentemperatur, Entlastungsweg und Ausschussrate des ersten Schusses, damit die Korrekturmaßnahme auf Prozessbeweisen und nicht auf Vermutungen basiert.

Visuelle Inspektion

Kaltguss zeigt sich als sichtbare Fehler auf der Bauteiloberfläche – typischerweise eine erhabene Beule, eine verfärbte Stelle oder eine kleine Vertiefung in der Nähe des Anschnitts. Bei transparenten Teilen (wie PMMA-Linsen) erscheint Kaltguss als trübe oder opake Einschlüsse. Dies ist die schnellste Erkennungsmethode und funktioniert für die meisten kosmetischen Teile, erfasst aber keine internen Kaltgüsse.

Röntgen- und CT-Scanning

Für kritische Anwendungen – Medizingeräte, automobil Sicherheitskomponenten, Luftfahrtteile – kann man sich nicht allein auf die Sichtprüfung verlassen. Röntgen- und Computertomographie (CT)-Scanning können interne Kaltgüsse erkennen, die von außen völlig unsichtbar sind. CT-Scanning ist besonders wertvoll, da es eine 3D-Karte der genauen Lage, Größe und Form des Fehlers liefert.

Thermische Analyse (DSC/TGA)

Wenn Kaltguss durch Materialabbau oder Verunreinigung verursacht wird (nicht nur durch Temperaturprobleme), helfen thermische Analyseinstrumente wie Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), das Problem zu identifizieren. DSC kann feststellen, ob das Kaltgussmaterial einen anderen Schmelzpunkt als das Basisharz hat, was auf Verunreinigung oder abgebautes Material hinweist.

How Do You Prevent and Eliminate Cold Slugs?

Vorbeugung ist immer günstiger als Erkennung. Hier ist ein systematischer Ansatz zur Beseitigung von Kaltguss, geordnet von den einfachsten Änderungen bis zu den aufwändigsten Modifikationen.

Schnelle Lösungen (Keine Änderungen an der Werkzeugausstattung erforderlich)

Diese Änderungen können an der Maschine ohne Werkzeugmodifikation vorgenommen werden:

Düsentemperatur um 5–10 °C erhöhen — oft genug, um die Schmelze an der Spitze zwischen den Schüssen über dem Gefrierpunkt zu halten. Achten Sie auf Fadenziehen oder Tropfen als Nebenwirkungen.|||Dekompressionsabstand verringern — Rückfluss minimieren, um das Eindringen von Luft in die Düse zu verhindern. Bei Nachsickerung stattdessen eine Absperrdüse anstelle von Entlastung verwenden.|||Increase injection speed — schnellere Füllung reduziert die Zeit, die das Schmelzgut im kalten Anguss verbringt. Geschwindigkeit allmählich erhöhen und dabei auf Ausspritzer achten.|||Werkzeugtemperatur optimieren — erhöhen Sie die Kühlmitteltemperatur im Angussbereich in 5 °C-Schritten. Verwenden Sie Zonenkühlung, wenn Ihre Form dies unterstützt.

Werkzeugmodifikationen

Wenn Prozessänderungen das Problem nicht lösen, muss das Werkzeug angepasst werden:

Kaltgussfallen hinzufügen oder vergrößern — jeder Angussast sollte eine Kaltgussfalle haben, die mindestens das 1,5-fache des Volumens der Düsenspitze aufnimmt. Dies ist eine kostengünstige Modifikation, die während eines regulären Werkzeugwartungsfensters durchgeführt werden kann.|||Von trapezförmigen auf vollrunde Angüsse umstellen — reduziert den Wärmeverlust um etwa 20%. Erfordert das Nachschneiden der Angusskanäle an beiden Hälften (A und B) des Werkzeugs.|||Eine beheizte Angussbuchse einbauen — hält den Anguss auf Schmelztemperatur und verhindert so den häufigsten Entstehungspunkt für Kaltguss. Dies ist eine mittelteure Modifikation, die sich bei hohen Stückzahlen schnell amortisiert.

Geräte-Upgrades

Bei anhaltenden Kaltgussproblemen in der Hochwertproduktion:

Heißkanalsystem — der Goldstandard zur Beseitigung von Kaltguss. Die Schmelze bleibt im Verteiler auf Temperatur, sodass es keinen Wärmeverlust im kalten Anguss gibt. Heißkanäle erhöhen die Werkzeugkosten je nach Anzahl der Düsen um $5.000–$20.000+, aber sie eliminieren Angussabfall und beseitigen Kaltguss praktisch vollständig.|||Absperrdüse — eine federbelastete oder hydraulisch betätigte Klappe an der Düsenspitze, die die Schmelze zwischen den Schüssen abdichtet. Verhindert sowohl Tropfbildung als auch die Entstehung von Kaltguss an der Spitze.|||Isolierte Heißsprue — ein Kompromiss zwischen einem vollständigen Heißkanal und einem Kaltkanal. Die Sprue wird beheizt, während der restliche Anguss kalt bleibt.

Geringere Kosten als ein vollständiges Heißkanalsystem, aber dennoch wird der Hauptentstehungspunkt für Kaltguss angegangen.

What Materials Are Most Susceptible to Cold Slug?

Nicht alle Materialien sind gleichermaßen anfällig für Kaltguss. Das Risiko hängt von drei Faktoren ab: Schmelztemperatur, Kristallisationsgeschwindigkeit und Schmelzviskosität. Materialien mit hohen Schmelzpunkten, schnellen Kristallisationsraten oder hoher Viskosität sind am anfälligsten.

Hochrisiko-Materialien: PEEK (343–399 °C Schmelztemperatur), LCP (280–350 °C), PPS (280–330 °C) und glasgefüllte Nylonmaterialien. Diese Materialien benötigen sehr hohe Zylinder- und Düsentemperaturen, und sogar ein kleiner Temperaturabfall kann vorzeitige Verfestigung verursachen.|||Materialien mit mittlerem Risiko: PC (260–310 °C), POM (175–225 °C) und PA66 (260–290 °C). POM (Acetal) ist besonders tricky, weil es sehr schnell kristallisiert – das Fenster zwischen geschmolzen und fest ist klein.|||Materialien mit geringem Risiko: PP, PE, PS und ABS. Diese amorphen oder langsam kristallisierenden Materialien haben breite Prozessfenster und tolerieren Temperaturvariationen besser.

Wenn Sie ein Hochrisiko-Material verarbeiten und Kaltperlen ein wiederkehrendes Problem sind, überlegen Sie, ob ein Material mit besserer Fließfähigkeit (höherer Melt Flow Index) für Ihre Anwendung geeignet wäre. Manchmal eliminiert der Wechsel von einem Standard-PA66 zu einer Hochfluss-Variante mit einem MFI von 60+ g/10 min das Problem komplett ohne Werkzeugänderungen.

Schlussfolgerung

Kaltperlen im Spritzguss sind letztlich ein Wärmemanagementproblem. Das Material verliert zu viel Wärme bevor es den Hohlraum erreicht, und das Ergebnis ist ein verfestigter Plastikklumpen im Teil. Die Lösung kann so einfach sein wie eine Düsentemperaturerhöhung um 5 Grad, oder so komplex wie die Nachrüstung eines Heißrunner-Systems. Wenn das Symptom mit Materialrückgewinnung oder Zylinderabnutzung zusammenhängt, prüfen unsere Prozessingenieure auch den Aufbau der Spritzgussmaschine vor Werkzeugänderungen. Der Schlüssel ist, zu diagnostizieren wo der Wärmeverlust auftritt – an der Düse, im Runner oder am Gate – und die Lösung entsprechend zu zielen.

Aus zwei Jahrzehnten Spritzgussproduktion bei ZetarMold, einem führenden Spritzgießer Als Shanghai-basierte Firma haben wir festgestellt, dass die effektivste Strategie zur Kaltperlen-Prävention eine Kombination von richtiger Formkonstruktion (Kaltperlen-Auffangbecken, Rundrunner, beheizte Angussbuchsen) und disziplinierter Prozesskontrolle (Düsentemperatur, Einspritzgeschwindigkeit, minimale Dekompression) ist. Wenn diese Grundlagen richtig sind, wird die Kaltperle eine seltene Ausnahme statt ein chronisches Problem.

Häufig gestellte Fragen

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einer Kaltperle und einem Kurzschuss?

Eine Kaltperle ist ein verfestigtes Plastikteil, das entsteht, wenn das Material vorzeitig abkühlt und im Teil oder Runner eingeschlossen wird. Ein Kurzschuss tritt auf, wenn der Formhohlraum nicht vollständig mit Plastik gefüllt ist – das Teil hat Materialmangel. Sie haben unterschiedliche Ursachen: Kaltperlen resultieren aus vorzeitiger Verfestigung an der Düse, im Runner oder am Gate, während Kurzschüsse meist durch unzureichenden Einspritzdruck, mangelnde Entlüftung oder falsche Schussgrößen-Einstellung auf der Maschine verursacht werden.

Können Kaltperlen strukturelle Fehler in Spritzgussteilen verursachen?

Ja, kalte Ansätze können definitiv strukturelle Fehler in gespritzten Bauteilen verursachen. Ein kalter Ansatz, eingebettet in einer Bauteilwand, bildet einen Spannungskonzentrator und wirkt wie eine mikroskopische Kerbe, die sowohl die Schlagfestigkeit als auch die Langzeit-Belastungsresistenz deutlich reduziert. In lasttragenden Anwendungen wie Automobilbefestigungen, Gehäusen für medizinische Geräte und Verkleidungen für Konsumentenelektronik kann ein innerer kalter Ansatz zu vorzeitiger Rissbildung und katastrophalem Versagen unter wiederholten Belastungszyklen führen. Dies ist genau der Grund, warum Röntgen- oder CT-Inspektion für alle strukturellen und sicherheitsrelevanten Kunststoffkomponenten als essentiell angesehen wird.

Wie weiß ich, ob mein Kaltperlen-Auffangbecken groß genug ist?

Ein richtig dimensioniertes Kaltperlen-Auffangbecken sollte ein Volumen von mindestens 1,5 mal dem Volumen des Düsenkanals selbst haben. Sie können dies in der Produktion prüfen, indem Sie den Angusszieher nach jedem Zyklus inspizieren: Wenn Kaltperlenmaterial das Becken überflutet und den Hauptrunner erreicht, ist das Becken eindeutig zu klein für Ihre Anwendung. Ein weiteres zuverlässiges Indiz ist, wenn Sie trotz installiertem Becken noch Kaltperlenfehler im fertigen Teil sehen – in diesem Fall vergrößern Sie das Becken um etwa 50 Prozent und testen neu in der nächsten Produktionsserie.

Eliminiert ein Warmanguss-System kalte Ansätze vollständig?

Heißrunner eliminieren Kaltperlen durch Runner-Wärmeverlust, die häufigste Ursache in Kaltrunner-Formen. Das Material bleibt in der beheizten Verteilerplatte auf Temperatur, sodass keine Chance für vorzeitige Abkühlung im Runner besteht. Kaltperlen können jedoch noch an der Düse-Verteilerplatte-Übergang oder am Gate-Spitze entstehen, wenn das thermische Gleichgewicht falsch ist. Richtiges Heißrunner-Design, konstante Temperaturkontrolle und regelmäßige Wartung der Heizerzonen sind essenziell für nahezu vollständige Eliminierung.

Welche Einspritzgeschwindigkeit ist am besten zur Vermeidung von kalten Ansätzen?

Höhere Einspritzgeschwindigkeiten reduzieren die Verweilzeit des Schmelzflusses im kalten Anguss-System, minimieren den Wärmeverlust und die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Erstarrung während der Füllphase. Die ideale Geschwindigkeit hängt vom spezifischen Material und der Bauteilgeometrie ab – im Allgemeinen sollte die höchste Geschwindigkeit verwendet werden, die keine Ausspritzungen, Jet-Effekte oder Brandflecken am Bauteil verursacht. Für Materialien, die zu kalten Ansätzen neigen, wie POM oder PA66, sind Füllgeschwindigkeiten von 80 bis 120 mm pro Sekunde typische Startpunkte. Validieren Sie jegliche Geschwindigkeitsänderungen immer mit einem kleinen Testlauf, bevor Sie die Serienproduktion starten.

Warum treten Kaltperlen häufiger bei Beginn einer Produktionsserie auf?

Bei Start ist der Formstahl noch nicht im thermischen Gleichgewicht – die Hohlraumoberflächen und Runnerkanäle sind deutlich kühler als ihre Betriebstemperatur im stabilen Zustand. Die ersten Schüsse verlieren schnell Wärme an diese kalten Stahloberflächen, wodurch die vorderste Materialfront vor dem vollständigen Füllen des Hohlraums zu Kaltperlen verfestigt. Das Abspritzen von fünf bis zehn Reinigungsschüssen vor Produktionsstart und das graduelle Erhöhen auf volle Zyklusgeschwindigkeit über die ersten zwanzig Schüsse hilft der Form, die Gleichgewichtstemperatur zu erreichen und Start-Kaltperlenfehler effektiv zu minimieren.

1. Spritzgießen: Spritzgießen ist ein Fertigungsprozess, der geschmolzenes Kunststoff in eine Formkammer injiziert, um Bauteile mit präziser Geometrie und reproduzierbarer Qualität zu produzieren. ↩

2. Formgestaltung: Das Formdesign ist ein strukturierter Ingenieurprozess zur Definition der Gate-Anordnung, der Runner-Geometrie, der Kühlung, der Ausstoßung, der Entlüftung, der Stahlwahl und der Toleranzen, damit ein Spritzgussteil zuverlässig produziert werden kann. ↩

3. Heißkanal: Heißrunner bezeichnet ein Heißrunner-System, das beheizte Kanäle in der Form verwendet, um Plastik von der Düse bis zum Gate geschmolzen zu halten, Runner-Abfall eliminiert und das Kaltperlenrisiko reduziert. ↩