Automatisierungsbasis Spritzgießtechnik

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Fraunhofer-Institut für Chem. Technologie, ICT

Integration aller nötigen Funktionen über Steuerung in die Maschine

Eine geeignete Mischdüse zur Verarbeitung der reaktiven Komponenten auf engstem Raum wurde auch im Rahmen einer grundlegenden Machbarkeitsuntersuchung entwickelt – für die Anwendung auf Spritzgießmaschinen. Eine gesonderte Herausforderung war dabei die Vermischung eines großen Volumenstroms aus Caprolactam und Katalysator mit einem deutlich kleineren Volumenstrom aus Caprolactam und Aktivator ( etwa 10 : 1) in einer hohen Mischgüte. Eine Hochdruckpumpe stellt der Mischdüse den kleineren Volumenstrom aus Caprolactam und Aktivator in einer ersten Prototypanlage zur Verfügung.

Über eine integrierte Prozesssteuerung könnten dabei alle notwendigen Funktionen in die Maschine integriert werden, sodass ein vollständig automatisierter Prozessablauf darstellbar wäre. Auf Basis der grundlegenden Untersuchung wurde die Machbarkeit des reaktiven Spritzgießens demonstriert.

Die Vorteile des entwickelten Prozesses im Vergleich zum Stand der Technik beim RIM-Verfahren sind wie folgt bündelbar:

• Es lässt sich eine robuste Anlagentechnik entwickeln. Voll variable Prozessparameter ermöglichen eine hohe Anwendungsflexibilität. Durch die robuste Bauweise der Spritzgießmaschine sind sehr hohe Injektionsdrücke (bis 250 bar) realisierbar. Die hohe Flexibilität bezüglich der Verarbeitungstemperaturen ist von großem Vorteil bei der Verarbeitung von anderen Reaktivsystemen, etwa Laurinlactam.

• Direktverarbeitung und kurze Verweilzeit sind möglich. Der Direkteinzug von Pellets aus Caprolactam und Katalysator sowie deren kurze Verweildauer im Plastifizierzylinder verhindert, dass der Katalysator über eine längere Zeit bei erhöhter Temperatur „gehalten“ wird. So wird vermieden, dass der Katalysator über die Verweildauer abbaut, was einen qualitativen Einfluss auf die Polymerisation hat.

• Eine kompakte, voll automatisierte Anlagentechnik sorgt für Effizienz. Die kompakte Bauweise – mit Materialaufbereitung im Plastifizierzylinder, Vermischung der reaktiven Komponenten in der Mischdüse und Injektion in die Werkzeugkavität auf der integrierten Schließeinheit – ermöglicht kurze Wege. Die Totvolumina sind daher sehr klein. Das hat den Vorteil, dass Rezepturänderungen schnell gemacht werden können, ohne viel Ausschussmaterial entsorgen zu müssen.

• Eine zentrale Anlagensteuerung erleichtert die Prozessautomatisierung. Aufgrund der zentralen Ansteuerung aller wesentlichen Funktionen kann der Prozess gut geregelt werden.

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