Was ist Kunststoffspritzguss?

Spritzgießen ist ein effizientes und weit verbreitetes Kunststoffformverfahren. Dabei wird geschmolzenes Kunststoffmaterial mithilfe einer Spritzgussmaschine in eine Form gespritzt, und nach dem Abkühlen und Erstarren erhält man das gewünschte Kunststoffprodukt. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduktion von Produkten mit komplexen Formen und nimmt im Bereich der Kunststoffverarbeitung eine wichtige Position ein. Die Hauptschritte des Spritzgießens umfassen Klemmen, Einspritzen, Druckhalten, Abkühlen, Öffnen der Form und Entnahme des Produkts. Diese Schritte werden durch die präzise Steuerung der Spritzgussmaschine erreicht, um die hohe Qualität und Präzision des Produkts sicherzustellen. Durch Wiederholen dieser Schritte kann das Spritzgussverfahren kontinuierlich und effizient eine große Anzahl von Kunststoffprodukten herstellen, um den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht zu werden.

Was ist Spritzguss?

Eine gängige Kunststoffformtechnik ist das Spritzgießen. Dabei wird mithilfe einer Spritzgussmaschine, auch Spritzgussmaschine genannt, geschmolzenes Kunststoffmaterial – normalerweise Thermoplast – in eine Form gespritzt. Nachdem der Kunststoff erstarrt und abgekühlt ist, wird das gewünschte Ergebnis entnommen.

Der Spritzgussprozess besteht aus sechs Hauptphasen.

• Einspannen: Um zu gewährleisten, dass beim Einspritzen kein geschmolzener Kunststoff austritt, wird die Form in dieser Phase fest verschlossen.
• Vorder- und Rückseite des Produkts werden oft durch zwei oder mehr Komponenten dargestellt, die die Form bilden.
• Die Abmessungen der Form und die Eigenschaften des Kunststoffes bestimmen die Schließkraft.
• Injektion: Mithilfe eines Heizelements schmilzt die Injektionsmaschine die Kunststoffpartikel.
• Mittels hohem Druck wird der geschmolzene Kunststoff in die verschlossene Form gespritzt.
• Zwei wichtige Faktoren, die das Aussehen und die Qualität des Produkts beeinflussen, sind Einspritzdruck und -geschwindigkeit.
• Haltedruck: Die Spritzgussmaschine hält einen bestimmten Druck aufrecht, nachdem das Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt wurde. Dieser Druck wird als Haltedruck bezeichnet. Das Aufrechterhalten des Drucks trägt dazu bei, sicherzustellen, dass der Kunststoff die Form vollständig ausfüllt, und gleicht eine mögliche, durch Abkühlung bedingte Schrumpfung aus.
• Haltezeit und Druck werden von der Kunststoffart, der Formengestaltung und den Produktspezifikationen beeinflusst.
• Abkühlen: Um die entsprechende Produktform zu erzeugen, wird der Kunststoff in der Form abgekühlt und ausgehärtet.
• Hierzu werden häufig Kühlwasserkanäle in der Form verwendet, obwohl auch Lüfter und andere externe Kühlgeräte hilfreich sein können.
• Die Leistung und Maßhaltigkeit des Produkts werden maßgeblich von der Abkühlgeschwindigkeit und Homogenität beeinflusst.
• Öffnen der Form: Die Form wird geöffnet, nachdem der Kunststoff vollständig ausgehärtet ist. Um Schäden an der Form und dem Produkt zu vermeiden, muss beim Öffnen der Form gewährleistet sein, dass sich die Komponenten der Form reibungslos bewegen. Das Produkt bleibt nach dem Öffnen der Form auf einer Seite der Form – normalerweise der beweglichen Formseite – und kann herausgenommen werden.
• Produktentfernung: Zum Entfernen von Produkten wird häufig ein Roboter oder ein Mensch eingesetzt. Um Schäden zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass das Produkt vollständig aus der Form entfernt wurde, bevor Sie es entfernen. Für das entfernte Produkt können Nachbearbeitungen wie Entgraten, Trimmen usw. erforderlich sein.

Mit der Spritzgusstechnik können durch Wiederholung der oben genannten Schritte kontinuierlich eine große Anzahl von Kunststoffwaren mit komplizierten Formen und genauen Abmessungen hergestellt werden. Aufgrund seiner hohen Effizienz, seines hohen Automatisierungsgrads und seiner hervorragenden Flexibilität nimmt das Spritzgießen in der Kunststoffverarbeitungsindustrie einen wichtigen Platz ein.
 

Welcher Kunststoff wird beim Spritzguss verwendet?

Die im Spritzgussverfahren verwendeten Kunststoffmaterialien sind umfangreich und decken eine Vielzahl von Typen ab. Im Folgenden sind einige gängige Spritzgusskunststoffe und ihre Eigenschaften aufgeführt:

Thermoplaste:

1. Polyethylen (PE): hat eine gute Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit und gute mechanische Eigenschaften und wird häufig zur Herstellung von Kunststoffverpackungsfolien, Plastiktüten, Flaschen usw. verwendet.

2. Polypropylen (PP): hat gute mechanische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit und wird häufig in Autoteilen, Kunststoffbehältern, Haushaltsgeräten und anderen Bereichen verwendet.

3. Polyvinylchlorid (PVC): verfügt über eine gute elektrische Isolierung, ist witterungs- und lösungsmittelbeständig und wird häufig zur Herstellung von Baumaterialien, Drähten und Kabeln, Wasserleitungen usw. verwendet.

4. Polystyrol (PS): hat eine gute Transparenz, mechanische Festigkeit und elektrische Isoliereigenschaften und wird häufig zur Herstellung von Plastikbechern, Spielzeug, Isoliermaterialien usw. verwendet.

5. Polycarbonat (PC): hat eine hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und wird häufig zur Herstellung von Brillen, Autoteilen usw. verwendet.

6. Polyamid (PA): auch als Nylon bekannt, hat gute mechanische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit und wird häufig zur Herstellung von Zahnrädern, Lagern und anderen Teilen verwendet.

7. Acryl (PMMA): Ein starker, transparenter Thermoplast, der eine gute Alternative zu Glas darstellt und häufig für transparente Komponenten in Architektur- und Beleuchtungsanwendungen verwendet wird.

8. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS): Ein technischer Thermoplast, der für seine Festigkeit und Schlagfestigkeit bekannt ist und häufig in der Automobil-, Elektronik- und anderen Bereichen verwendet wird.

Duroplaste:

Polyurethan (PU): Hat eine gute Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit und wird häufig zur Herstellung von Fahrzeugaufhängungssystemen, Dichtungen usw. verwendet.

Darüber hinaus gibt es noch weitere Spritzgussmaterialien wie Polyethersulfon (PES), Polyethylenterephthalat (PET), Polytetrafluorethylen (PTFE), die jeweils über spezifische physikalische Eigenschaften und Anwendungsgebiete verfügen.

Bei der Auswahl eines Spritzgussmaterials müssen die Verarbeitungsanforderungen und die Einsatzumgebung des Produkts berücksichtigt werden. Für Produkte, die eine hohe Transparenz erfordern, kann beispielsweise PS oder PMMA ausgewählt werden; für Produkte, die eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern, kann PC oder PA ausgewählt werden. Gleichzeitig müssen auch Faktoren wie Materialkosten, Verarbeitungsleistung und Umweltanforderungen berücksichtigt werden.

Bedeutung von Schimmelpilzen

Ein wesentlicher Bestandteil des Spritzgussverfahrens sind Formen. Als Form wird ein gut gestalteter hohler Metallblock bezeichnet, dessen Innenform der Außenform des beabsichtigten Kunststoffprodukts entspricht. Beim Spritzgussverfahren wird geschmolzener Kunststoff unter hohem Druck in die Formhöhle gepumpt. Durch Abkühlen und Erstarren der Form entsteht aus der Kunststoffsubstanz schließlich ein Kunststoffprodukt, das genau der Form der Formhöhle entspricht.


Um zu verhindern, dass Kunststoff während des Spritzgussverfahrens austritt, bestehen Formen oft aus mehreren Komponenten, wie z. B. festen und beweglichen Formen, die durch einen Mechanismus präzise geschlossen werden. Um zu gewährleisten, dass das Produkt problemlos aus der Form entfernt werden kann und um die Haftung und Entformungseigenschaften des Kunststoffs zu optimieren, wird die Formoberfläche oft speziell behandelt.

Der komplizierte Anguss- und Tormechanismus der Form leitet den geschmolzenen Kunststoff so, dass er das Loch schnell und gleichmäßig füllt. Die Qualität und Fertigungseffizienz des Produkts werden direkt vom Angussdesign beeinflusst, unabhängig davon, ob es angemessen ist oder nicht. Um die Geschwindigkeit zu regulieren, mit der der Kunststoff aushärtet, und die Qualität des Endprodukts zu steuern, ist die Form außerdem mit einem Temperaturkontrollsystem ausgestattet, das es ermöglicht, sie mit heißem Wasser, Öl oder einem Heizgerät zu erhitzen oder zu kühlen.

Die Spritzgussmaschine steuert das Öffnen und Schließen der Form während des Spritzgussverfahrens automatisch. Der Auswerferstift der Spritzgussmaschine drückt die Auswerferplatte der Form, um das geformte Objekt aus der Form zu lösen, nachdem der Kunststoff vollständig ausgehärtet ist. Um zu gewährleisten, dass das Produkt leicht und ohne Beschädigung entformt werden kann, muss dieser Vorgang genau kontrolliert werden.

Was ist ein Spritzgussteil?

Beim Spritzgussverfahren bilden Angusskanal, Tor und Hohlraum in der Form das geformte Objekt. Geschmolzenes Kunststoffharz wird mithilfe des Angusskanals in die Form gespritzt, der über einen Kanal, Tor genannt, mit der Düse der Spritzgussmaschine verbunden ist. Der geschmolzene Kunststoff wird über ein Kanalsystem, Tor genannt, vom Tor zu jedem Hohlraum geleitet. Der Kunststoff wird im Hohlraum abgekühlt und gehärtet, um das fertige Produkt herzustellen, wobei jeder Hohlraum ein oder mehrere Objekte darstellt.


Formen mit vielen Hohlräumen, die durch Angusskanäle verbunden sind, sollen häufig die Produktionseffizienz steigern und Kosten sparen. Die unterschiedlichen Zeiten, die der geschmolzene Kunststoff zum Füllen jedes Lochs benötigt, können jedoch zu Problemen führen, wenn sich die Angusslängen zu jedem Hohlraum ändern. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, dass der nähere Hohlraum durch frühzeitige Verfestigung des Kunststoffs Fehler entwickelt, während der entfernte Hohlraum nicht rechtzeitig mit ausreichend Kunststoff gefüllt wird. Dies kann zu Abweichungen in den Abmessungen, dem Aussehen oder der Funktionalität der Teile führen, wenn sie in verschiedene Löcher gegossen werden.

Um dieses Problem zu lösen, wird häufig das sogenannte ausgewogene Angussdesign verwendet, bei dem der Anguss vom Anguss bis zu jeder Kavität die gleiche Länge hat. Dieses Design garantiert die Einheitlichkeit und das Kaliber jedes geformten Produkts, indem der geschmolzene Kunststoff gleichzeitig in jede Kavität eindringt und sie gleichmäßig füllt. Bei der Konstruktion von Spritzgussformen muss das ausgewogene Design der Fließkanäle sorgfältig berücksichtigt werden, was für die Verbesserung der Produktqualität und der Fertigungseffizienz von entscheidender Bedeutung ist.

Spritzgussbeispiele

Wir beschreiben die Schritte und Parameter anhand der Herstellung eines Teils für einen Kühlschranktürschalterkasten.

Materialauswahl

Material: ABS-Kunststoff
ABS-Kunststoff weist eine gute Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit auf und eignet sich zur Herstellung von Teilen mit hohen Anforderungen an das Erscheinungsbild.

Formendesign

Entwurfspunkte:

Eine Form mit vier Kavitäten zur Verbesserung der Produktionseffizienz.

Die Trennfläche wird bei DD ausgewählt, um ein reibungsloses Öffnen und Schließen der Form sicherzustellen.

Die Form verfügt über eine Punktangusszufuhr und eine doppelte Trennflächenstruktur, um eine gleichmäßige Zufuhr und Produktqualität sicherzustellen.

Kernziehmechanismus: Die große rechteckige Nut auf der einen Seite nutzt das äußere Kernziehen der geneigten Führungssäule und die beiden kleinen quadratischen Nuten auf der anderen Seite nutzen das innere Kernziehen des geneigten Schiebers, um die Formstruktur zu vereinfachen.

Prozessparametereinstellung

1. Spritztemperatur: Stellen Sie entsprechend den Eigenschaften des ABS-Kunststoffs den entsprechenden Spritztemperaturbereich ein.
2. Einspritzdruck: Wählen Sie entsprechend der Struktur des Kunststoffteils und der Formgestaltung den geeigneten Einspritzdruck, um sicherzustellen, dass der Kunststoff die Formhöhle vollständig ausfüllen kann.
3. Formtemperatur: Kontrollieren Sie die Formtemperatur, um den besten Formeffekt und die beste Produktqualität zu erzielen.
4. Kompressionsdruck (beim Spritzprägen): Stellen Sie bei Bedarf den entsprechenden Kompressionsdruck ein, um sicherzustellen, dass der Kunststoff vollständig verdichtet wird.

Fertigungsprozess

• Kunststofferhitzung: Geben Sie ABS-Kunststoffpartikel in den Trichter der Spritzgussmaschine und erhitzen Sie sie mithilfe eines Heizgeräts, bis sie geschmolzen sind.
• Spritzen: Nachdem die Form geschlossen ist, spritzt die Spritzgussmaschine den geschmolzenen ABS-Kunststoff durch eine Düse in die Kavität der Form.
• Druckhalten: Nachdem der Spritzvorgang abgeschlossen ist, wird weiterhin ein gewisser Druckhaltedruck angewendet, um sicherzustellen, dass der Kunststoff vollständig in die Form gefüllt wird und um eine mögliche Schrumpfung auszugleichen.
• Abkühlen und Aushärten: Der Kunststoff wird in der Form durch den Kühlwasserkanal oder andere Kühleinrichtungen in der Form abgekühlt und ausgehärtet.
• Öffnen und Entformen der Form: Wenn der Kunststoff vollständig ausgehärtet ist, wird die Form geöffnet und das geformte Produkt mittels einer Schubstange oder eines anderen Entformungsmechanismus aus der Form entfernt.

Qualitätskontrolle

Während des gesamten Produktionsprozesses wird eine strenge Qualitätskontrolle durchgeführt, bei der Parameter wie Schmelztemperatur des Kunststoffs, Einspritzdruck und -geschwindigkeit, Formtemperatur und Abkühlzeit überprüft werden, um sicherzustellen, dass jedes Glied die Prozessanforderungen erfüllt.
Um sicherzustellen, dass die Produktqualität den Anforderungen entspricht, werden die Formprodukte einer Sichtprüfung, einer Maßmessung und einem Leistungstest unterzogen.

Zusammenfassung

Anhand der obigen Spritzgussbeispiele können wir die Anwendung des Spritzgussverfahrens bei der Herstellung von Kunststoffprodukten sehen. In der tatsächlichen Produktion ist es notwendig, geeignete Formen und Prozessparameter entsprechend den spezifischen Kunststoffmaterialien und Produktanforderungen auszuwählen und eine strenge Qualitätskontrolle durchzuführen, um die Qualität und Stabilität des Endprodukts sicherzustellen.