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Verarbeitung von Thermoplasten - Spritzgießen

Spritzprägen

Auszug aus
Christoph Jaroschek

Spritzgießen für Praktiker

06/2013, 190 Seiten, € 31,99
ISBN: 978-3-446-43610-7
S. 120

Durch Spritzprägen lassen sich Formteile mit verminderten Eigenspannungen herstellen. Hierbei wird die Nachdruckphase – zumindest teilweise – durch einen Prägevorgang ersetzt. Die Schwindung wird dabei nicht mehr dadurch kompensiert, dass zusätzliche Schmelze in die Kavität gepresst wird, sondern durch einen werkzeugseitigen Verdrängungsvorgang. Der Prägevorgang wirkt oft großflächig. Das Verfahren bietet die Möglichkeit, Teile mit geringeren Spannungen herzustellen, weil nicht mehr größere Mengen Kunststoffschmelze in Fließrichtung verschoben werden.

Allgemeines zum Verfahren

Spritzpräge-Werkzeuge besitzen ein variables Kavitätenvolumen. Die Schmelze wird in eine größere Kavität eingespritzt, die anschließend mechanisch verkleinert wird. Dabei wird der eingespritzte „Schmelzekuchen“ plattgedrückt und über die gesamte Kavität verteilt.

Bild 1: Lage der Trennebene beim Tauchkantenwerkzeug

Das Prägeverfahren kann man in drei Gruppen einteilen:

  • Großflächiges Prägen: Die entsprechenden Werkzeuge besitzen Tauchkanten, d. h. Trennebenen, die flächig in Entformungsrichtung liegen (Bild 1). Bereits teilweise geschlossene Werkzeuge, deren Tauchkanten sich überdecken, sind schon soweit dicht, dass Kunststoffschmelze nicht mehr über die Trennebene entweichen kann.
  • Partielles Prägen: Diese Werkzeuge haben Standard-Trennebenen, die gut aufeinander abtouchiert sind, und besitzen bewegliche Verdrängerkerne, die unterstützend zum Nachdruck oder auch als Nachdruckersatz die Schmelze der Kavität lokal komprimieren (Bild 2). Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Nachdruckbausteinen, die in seltenen Fällen auch nicht in das Werkzeug integriert, sondern zwischen Düse und Werkzeug eingebaut sind. Durch das Vorfahren der Verdrängerkerne kann Nachdruck erzeugt werden. Damit kann die Dosierung überlappend zur Nachdruckphase beginnen, was insbesondere für solche Formteile nützlich ist, für die ein großes Schmelzevolumen in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt werden muss. Mit Prägestempeln kann man Eigenspannungen verringern, weil man lokal einen Nachdruck erzeugen kann und somit gezielt auf Problemstellen (angussferne Einfallstellen) einwirkt, ohne einen insgesamt sehr hohen Nachdruck zu fahren.
  • Passives Prägen: Bei weitgehend ebenen und flächigen Bauteilen kann man herkömmliche Standardwerkzeuge verwenden und nutzt die Werkzeugatmung bei kleineren Schließkräften aus.

Bild 2: Werkzeug für Prägen mit Verdrängerkernen

Großflächiges Spritzprägen

Diese Verfahrensvariante ist nur für flächige Formteile mit geringer Tiefe bzw. Verwölbung anwendbar, z. B. bei Compact-Disc-Anwendungen. Durch den Prägehub ändert sich die Wanddicke nur in den Flächen, die senkrecht zur Schließachse liegen. Je steiler die Wand des Formteils ist bzw. je mehr sie parallel zur Schließachse liegt, desto weniger verringert der Prägehub das Kavitätenvolumen in diesen Bereichen. Nimmt man an, dass die Schmelze in allen Formteilbereichen gleichmäßig schwindet, würde bei einem Kästchen mit schrägen Wänden der Prägevorgang kaum möglich sein, um die Volumenschwindung im Wandbereich auszugleichen. Der notwendige Prägehub für den Boden ist kleiner als der für die Wände (Bild 3).

Bild 3: Einfluss des Prägehubs auf parallele und senkrechte Flächen

Partielles Prägen

Bei dieser Verfahrensvariante sind nur einzelne Partien des Werkzeugs gegeneinander beweglich. Entweder tauchen an Nicht-Sichtflächen (z. B. der Unterseite) Verdrängerkerne in die noch plastische Seele des erstarrenden Kunststoffs ein oder es gibt zusätzliche Kavitäten neben dem eigentlichen Formhohlraum. Bei konkaven Linsen, die am Außenrand z. B. dick sind, kann man auf diese Weise einen gleichmäßigen Nachdruck aufbringen.

Passives Prägen

Dies ist eine verfahrenstechnische Variante, die ohne spezielle Werkzeugtechnik auskommt. Hier wird die natürliche Werkzeugatmung ausgenutzt, die auftritt, wenn ein hoher Einspritzdruck die Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine übersteigt. Dann öffnet sich das Werkzeug ein wenig. Hält man den Spritz- bzw. Nachdruck aufrecht wird diese Werkzeugatmung bleiben, bis der Kunststoff soweit erkaltet und schwindet, dass das Werkzeug wieder vollständig schließt.

Auszug aus
Christoph Jaroschek

Spritzgießen für Praktiker

06/2013, 190 Seiten, € 31,99
ISBN: 978-3-446-43610-7
S. 120
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