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Transparente Kunststoffe

Anspruchsvolle Polyolefine spritzgießen

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Der Formfüllvorgang und die Qualität der Formteile lassen sich anhand von Spritzgießversuchen beurteilen. Dazu werden die drei Polymere in eine Form mit zwei unterschiedlichen Kavitäten gespritzt: Eine Kavität besitzt konzentrische Strukturen mit dreieckigem Rillenprofil ähnlich einer Fresnel-Linse, während in dem anderen Formnest eine planebene Scheibe mit einem Durchmesser von 42 mm entsteht. In beiden Fällen bildet die feststehende Werkzeughälfte auf der Düsenseite die zweite Formhälfte.

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Bild 3 zeigt das geöffnete Werkzeug mit erstarrten Formteilen und Anguss. Das Auswerfen der Formteile erfolgt über den Angusskanal durch vier mittensymmetrisch angeordnete Auswerferstifte. Die zylindrischen Formeinsätze sind aus dem pulvermetallurgischen, hoch legierten Stahl der Sorte „Böhler M340 Isoplast“ auf konventionellen Werkzeugmaschinen gefertigt und wurden manuell poliert.

Das Einfahren der Spritzgießmaschine klappt ohne Hindernisse

Die bewegliche Werkzeughälfte lässt sich beheizen, ist aber nicht temperiert. Alle verwendeten Granulate werden nach Herstellerangaben vorgetrocknet. Die Verarbeitung übernimmt eine universelle Spritzgießmaschine Typ Allrounder 221 K mit einem Plastifizierschneckendurchmesser von 25 mm (Bild 4). Die Simulation mithilfe der Software Moldflow von Autodesk Inc. macht die Ausbreitung der Fließfronten in Abhängigkeit von der Zeit deutlich.

Bei Einhaltung der Verarbeitungsempfehlungen der Kunststoffhersteller lässt die Simulation mit allen drei Kunststoffen fehlerfreie Abformergebnisse erwarten. In der strukturierten Form wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schmelze gebremst, sodass sich die planebene Kavität (Bild 5, rechts) stets zuerst vollständig füllt. Der verzögerte Schmelzenfluss kann in der Realität zu einer Aufspaltung der Fließfront und so zur Bildung unerwünschter Fließlinien führen.

Anguss erstarrt aufgrund der gewählten Geometrie zuletzt

Der Anguss erstarrt aufgrund der gewählten Geometrie zuletzt, sodass Fehler bevorzugt im Kern des Angusses zu erwarten sind. Die Temperaturverteilung wenige Sekunden nach der Entformung wird im Thermografiebild deutlich (Bild 6, links): An der Oberfläche der Planscheibe beträgt die Temperatur rund 83 °C, während der Anguss noch circa 20 °C heißer ist. Die Thermografie hilft auch bei der Überprüfung der Temperaturverteilung im Werkzeug. So ist rechts in Bild 6, in der feststehenden Werkzeughälfte, auch ein defektes Heizelement zu erkennen.

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