Die Einstellung der Temperatur des Zylinders der Spritzgießmaschine hat einen wesentlichen Einfluss auf den gesamten Kunststoffverarbeitungsprozess . Was ist das und was sind seine Vorteile? Wie wähle ich die richtige Temperatur? Was ist ein thermoanalytischer Test? Im folgenden Artikel finden Sie Antworten auf diese Fragen. Wir freuen uns auf die Lektüre!

Einfluss der Verarbeitungstemperatur auf den Spritzvorgang

Bei der Analyse der Verarbeitung von Thermoplasten ist zu beachten, dass eines der Schlüsselelemente bei der Herstellung von Kunststoffteilen die Zufuhr von Energie zur Polymermasse ist, um sie zu plastifizieren , und die anschließende Sammlung dieser Energie im Kühlschritt des Einspritzzyklus. Der Einfluss der Temperatur auf den Einspritzvorgang ist daher enorm. Dank dessen können wir Details effektiv herstellen, indem wir den Aggregatzustand des Materials, die Viskosität der Schmelze und die Verarbeitungsparameter des Materials ändern.

Die richtige Temperatureinstellung der Spritzgussmaschine und anderer am Spritzprozess beteiligter Verarbeitungsgeräte gewährleistet eine stabile, wiederholbare Produktion. Die Auswahl der geeigneten Temperatur der Schmelzmasse durch Einstellen der Temperatur des Weichmacherzylinders gewährleistet eine bessere Oberflächenqualität des hergestellten Details , eine richtige Orientierung der Füllstoffe (Isotropie von faserigen Füllstoffen) oder einen höheren Anteil der kristallinen Phase während der Verarbeitung Kristalline Materialien.

Auch der Einfluss der Verarbeitungstemperatur der Muffen und Formhälften gilt es bei stabiler, automatischer Verarbeitungsarbeit zu beachten – um den richtigen Fließweg des Materials zu gewährleisten und die Eigenspannungen des Details zu reduzieren. Probleme mit Wärmestau in Formhohlräumen können nach dem Formen zu geometrischen Verformungen des Details führen – Verformung des Formteils.

 

Auswahl der Verarbeitungstemperatur

Kunststoffe, die in der Industrie zur Herstellung von Details verwendet werden, werden üblicherweise als Verbundwerkstoffe bezeichnet, die aus einer Polymermatrix bestehen , die als Materialbasis für ein bestimmtes Material dient, und vielen Füllstoffen, die dem Verbundwerkstoff besondere Eigenschaften verleihen.

Das grundlegende Hilfsmittel zur Einstellung der Verarbeitungstemperatur für ein bestimmtes Material ist das technische Datenblatt (Technical Data Sheet – TDS) des Herstellers. Es definiert den Bereich der Prozesstemperaturen, empfohlenen Werkzeugtemperaturen, Verarbeitungsverfahren, Materialeigenschaften wie Zugfestigkeit, Scherfestigkeit, prozentuale Verarbeitungsschrumpfung, zusätzliche Materialeigenschaften wie Beständigkeit gegen UV-Strahlung oder nicht brennbare Eigenschaften. Die TDS-Karte beschreibt den jeweiligen Kunststoff anhand von Labortests.

Thermoanalytische Forschung

Das technische Datenblatt des Materials gibt normalerweise Verarbeitungstemperaturbereiche an, aber innerhalb dieser Bereiche kann der Kunststoff während der Verarbeitung völlig andere Verarbeitungseigenschaften aufweisen. Chargen des gleichen Rohstoffs können je nach Aufbereitungsverfahren, Produktion, Produktionsanlage oder technologischen Parametern auch unterschiedliche Verarbeitungseigenschaften aufweisen.

Um Produktionsengpässe aufgrund von Unterschieden in der Kunststoffviskosität aufgrund von Problemen mit der Verarbeitungstemperatur oder Änderungen der Prozessparameter im Zusammenhang mit einer neuen Kunststoffcharge zu vermeiden, sollten Tests der Materialflussratenindikatoren regelmäßig durchgeführt werden. Sie werden mit einem Belastungsplastometer durchgeführt. Die Methodik zur Prüfung des Fließkoeffizienten des Materials ist in Normen wie PN-EN ISO 1133 oder ASTM D1236 beschrieben. MFR/MFI (Massendurchfluss) und MVR (Volumendurchfluss) sind die Hauptfaktoren, die die gleichen Prozesseigenschaften in Bezug auf Fließfähigkeit und Viskosität des Materials bei einer bestimmten Temperatur gewährleisten.

Luchs. 1. Diagramm des Plastometers

M [kg] T [stC] Probe Nr MFR [g/10min] MFR durchschn. [g/10min] MVR [g/10min] MVR-Durchschn. [g/10min]
10 270 1 5,39 5,80 4,60 4,96
2 5,47 4,69
3 5,50 4,71
4 5,71 4,89
5 6,93 5,90
10 280 1 8,67 10,07 7,45 8,66
2 9,82 8,49
3 10,45 9,01
4 10,49 9,03
5 10,94 9,33
10 290 1 12,48 14,67 10,84 12,59
2 13,67 11,83
3 14,62 12,57
4 14,87 12,75
5 17,71 14,96
10 300 1 19,01 21,67 16,55 18,82
2 19,96 17,40
3 21,76 18,89
4 22,63 19,56
5 24,99 21,68

Luchs. 2. Einfluss der Temperaturänderung auf Durchflusskoeffizienten (eigene Untersuchungen)

Eine vollständige thermoanalytische Untersuchung eines bestimmten Kunststoffs ist eine Analyse mit einem Differentialkalorimeter . Der Test der Differentialscanningkalorimetrie (DSC) besteht in der thermischen Analyse des Wärmestroms, der den beiden Kammern des Geräts zugeführt wird – der Messkammer, in der sich die Materialprobe befindet, und der Referenzkammer (Referenzkammer). Auf diese Weise ist es möglich, Temperaturänderungen (Wärmeaufnahme oder -abgabe) der Messprobe infolge eines Phasenwechsels oder einer chemischen Reaktion zu beobachten. Mit dieser Methode können wir für die Analyse von Polymeren die Glasübergangstemperatur, die Phasenübergangspunkte des Materials, den Zeitpunkt des Übergangs der Legierung vom festen in den flüssigen Zustand und die Temperatur der Materialzersetzung genau bestimmen . Anhand der Ergebnisse des DSC-Tests können Sie die Verarbeitungstemperaturen eines bestimmten Materials bestimmen.

Vorteile der Wahl der richtigen Verarbeitungstemperatur für einen bestimmten Prozess

Die entsprechende Temperatureinstellung der Spritzgießmaschine sorgt durch ihre Stabilisierung für einen geringen Ausfall des Prozesses. Die zum Plastifizieren der Masse benötigte mechanische Energie wird reduziert , da das Material an den Wänden des Zylinders und der Schnecke seltener abgenutzt wird. Es beeinflusst die physikalischen Eigenschaften des Teils nach der Produktion. Die Temperatur der Schmelze steht auch in direktem Zusammenhang mit dem Massedruck und den Reibungskoeffizienten zwischen dem Material und den Stahlwänden des Werkzeugs während des Einspritzens. Eine Erhöhung der Zylindertemperatur bewirkt eine Abnahme der Schmelzviskosität , was sich in höheren Schmelzflussraten und niedrigeren Prozessdrücken niederschlägt. Auf diese Weise können Sie versuchen, die Sichtbarkeit der Verbindungslinie auf der Detailoberfläche zu verringern, indem Sie unter anderem die Füllgeschwindigkeitsparameter ändern.

Eine Erhöhung der Temperatur des Formhohlraums wirkt sich auf den Weg und die Art des Materialflusses aus und verbessert die Isotropie (unidirektionale Anordnung) der faserigen Füllstoffe des Materials erheblich. Durch Erhöhung der Werkzeugtemperatur kann die optische Qualität der Oberfläche der Details verbessert werden . Darüber hinaus kann durch längeres Abkühlen kristalliner Details bei höheren Temperaturen ein größerer Anteil der kristallinen Phase erhalten werden – was sich direkt in den mechanischen Eigenschaften des Produkts widerspiegelt.

Eine Erhöhung der Verarbeitungstemperatur wirkt sich erheblich auf den Stromverbrauch der Zylinderheizung und der Peripheriegeräte (z. B. Wasserthermostate) aus. Eine zu hohe Temperatur kann zu Detaildefekten in Form von Angüssen oder Verbrennungen führen, die aus der Zersetzung des Materials resultieren. Erhöhte Masse- und Formtemperaturen führen zu einer längeren Erstarrungszeit des Materials in den Einlassöffnungen der Werkzeugaufnahmen, was zu einer längeren Spannzeit und einem höheren Gewicht des Einzelteils führt. Eine Erhöhung der Temperatur zur Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit kann zum Auftreten von Lufteinschlüssen führen, die auf der Oberfläche von Details unsichtbar sind, oder zur Bildung eines gefährlichen Dieseleffekts. Ein erhöhter Anteil der kristallinen Phase von kristallinen Materialien kann zu einer erhöhten Verarbeitungsschrumpfung führen.

Zusammenfassung

Die Einstellung der optimalen Verarbeitungstemperaturen im Spritzprozess ist ein wesentliches Element in jedem Unternehmen, das sich auf die Herstellung von Kunststoffteilen konzentriert. Es lohnt sich auch, sich um die bei Industriearbeiten verwendeten Geräte zu kümmern, deren Fehlfunktion den Produktionsausfall beeinträchtigen und zu unerwünschten Kosten beitragen kann. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, Spritzgießmaschinen und Teile für Spritzgießmaschinen regelmäßig zu warten und zu reparieren. Die Sicherstellung geeigneter Wassertemperaturen und richtig ausgewählter Peripheriegeräte ermöglicht einen effektiven und effizienten Betrieb dieser Maschinen. Dadurch haben wir nicht nur die Verarbeitungstemperatur, sondern den gesamten Spritzgießprozess im Griff.