DuPont Crastin. Anleitung zur Spritzgießverarbeitung TRP 30. PBT und Rynite PET. thermoplastische Polyester. Marke von DuPont

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1 DuPont Crastin thermoplastische Polyester PBT und Rynite PET Anleitung zur Spritzgießverarbeitung TRP 3 Marke von DuPont

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3 Spritzgießanleitung für CRASTIN PBT und RYNITE PET Inhalt Allgemeine Informationen Vorwort Beschreibung Sicherheitsvorkehrungen Handhabung und Vorbereitung des Materials Verpackung Lagerung Umwelt und Abfallentsorgung Trocknung Einfluss der Feuchtigkeit Feuchtigkeitsaufnahme Trocknungsbedingungen Trocknungsanlagen Verarbeitung Verfahren Spritzgießmaschine Schnecke Rückstromsperre Korrosion/Abrieb Düsen Akkumulator für dünnwandige Anwendungen Anfahren und Abstellen Reinigen Anfahren Abstellen Zyklusunterbrechungen Verarbeitungsparameter Schmelze- und Zylindertemperaturen Werkzeugtemperatur Einspritzphase Nachdruckphase Plastifizierphase Tabelle mit Verarbeitungsempfehlungen... 4 Werkzeug Werkzeugtemperierung Mechanischer Aufbau Verteilersystem und Anschnittauslegung Heißkanalsysteme Entlüftung Entformungsschrägen Scharfe Kanten Materialverhalten Chemischer Aufbau Fließweglänge Schwindung Nachschwindung Zusätzliche Arbeitsgänge Mahlgut Einfärben Bitte berücksichtigen Sie die Empfehlungen für die Spritzgießverarbeitung von CRASTIN und RYNITE auf den Seiten 34 und 35.

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5 Allgemeine Informationen. Vorwort Die glasfaserverstärkten thermoplastischen Polyester CRASTIN und RYNITE nehmen unter den Polyesterwerkstoffen eine einzigartige Stellung ein. Diese Materialien enthalten gleichmäßig verteilte Glasfasern und/oder andere Füllstoffe, die speziell für eine schnelle Kristallisation während des Spritzgießverfahrens entwickelt wurden. Dies ermöglicht die Herstellung von Hochleistungs-Bauteilen mit herkömmlichen Spritzgießverfahren. In dieser Broschüre werden allgemeine Handhabungs- und Verarbeitungstechniken beschrieben..2 Beschreibung RYNITE thermoplastische Polyester enthalten gleichmäßig in Polyethylenterephtalat (PET) verteilte Glasfasern oder Mineral-/Glasfaserkombinationen. Das PET gewährleistet durch seine spezielle Zusammensetzung eine schnelle Kristallisation während der Spritzgießverarbeitung. RYNITE thermoplastische Polyester bieten eine ausgezeichnete Kombination von Eigenschaften hohe Festigkeit, Steifigkeit, hervorragende Dimensionsstabilität, ausgezeichnete Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit sowie gute elektrische Eigenschaften. Zudem zeichnet sich RYNITE durch ein ausgezeichnetes Fließverhalten, enge Formteiltoleranzen und eine hohe Produktivität beim Einsatz von Mehrfachwerkzeugen aus. Die Eigenschaften, Verarbeitungsmerkmale und der wettbewerbsfähige Preis von RYNITE thermoplastischen Polyestern bieten die Gewähr für einen hohen Gebrauchswert und niedrigere Formteilkosten. Der thermoplastische Polyester CRASTIN PBT basiert auf Polybutylenterephtalat (PBT), das durch seine spezielle Zusammensetzung ebenfalls eine schnelle Kristallisation während der Spritzgießverarbeitung gewährleistet und gleichmäßig verteilte Glasfasern oder Glaskugeln enthalten kann. Wie RYNITE bietet auch CRASTIN eine hervorragende Kombination von Eigenschaften. CRASTIN hat eine niedrigere Schmelzetemperatur bei der Verarbeitung und etwas niedrigere zulässige Einsatztemperatur der Endprodukte. In der Broschüre «Produkte und Eigenschaften» für CRASTIN und RYNITE finden Sie eine ausführliche Beschreibung der Produkte und ihrer Eigenschaften..3 Sicherheitsvorkehrungen Auch wenn mit der Verarbeitung von CRASTIN und RYNITE in der Regel keine Sicherheitsrisiken verbunden sind, sollten folgende Hinweise beachtet werden: A. Da CRASTIN und RYNITE bei hohen Temperaturen verarbeitet werden, kann das geschmolzene Material schwere Verbrennungen verursachen. Überdies können oberhalb des Schmelzpunktes Feuchte und Gase einen hohen Druck im Zylinder erzeugen, der den geschmolzenen Kunststoff bei plötzlichem Druckausgleich schlagartig aus der Düse spritzen lassen kann. Um die Unfallgefahr auf ein Minimum zu reduzieren, sollten die Hinweise in dieser Anleitung genauestens befolgt werden. Mögliche Gefahrenquellen müssen im voraus erkannt und beseitigt werden. Ist dies nicht möglich, ist durch die nachstehenden allgemein anerkannten Maßnahmen Vorsorge zu treffen. Dazu gehört auch die Verwendung geeigneter Schutzvorrichtungen und das Tragen von Schutzbekleidung. Besondere Vorsicht ist sowohl beim Reinigungsvorgang als auch immer dann geboten, wenn der Kunststoff in der Maschine auf höhere Temperaturen als üblich erhitzt wird oder länger als normal im Zylinder verbleibt z.b. bei einer Unterbrechung des Verarbeitungsprozesses. Hier ist insbesondere das Kapitel «Verarbeitungsbedingungen» zu beachten. Stellen Sie beim Reinigen sicher, dass der Druckakkumulator (Booster) ausgeschaltet und die Reinigungs- Schutzvorrichtung installiert ist. Reduzieren Sie Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck und fahren Sie die Schnecke schrittweise vor, um die Gefahr zu verringern, dass Gaseinschlüsse im Zylinder ein Ausspritzen des Materials verursachen. Lassen Sie den ausgespritzten Kunststoff in einen Metallbehälter mit kaltem Wasser abkühlen, um die Entwicklung von Gerüchen und Gasen zu begrenzen. Falls Anhaltspunkte dafür bestehen, dass sich im Zylinder Gasansammlungen gebildet haben könnten, bringen Sie die Schutzabdeckung über dem Düsenbereich an, und heben Sie die Düse vom Werkzeug ab. Stellen Sie alle Heizungen bis auf die Düsen- und Adapterheizung ab und warten Sie, bis die Maschine auf eine Temperatur abgekühlt ist, die unter dem Schmelzpunkt des Kunststoffes liegt (225 C für CRASTIN, 245 C für RYNITE ). Anschließend heizen Sie den Zylinder bei nach wie vor installierter Schutzvorrichtung wieder auf die minimale Schmelzetemperatur auf. Wenn beim Einschalten der Schnecke keine Schmelze austritt, ist die Düse verstopft. In diesem Fall stellen Sie die Zylinderheizung wie oben beschrieben ab, und schrauben Sie die Düse unter Beachtung der hierfür geltenden Sicherheitsvorschriften ab. Ein Gesichtsschutz und lange Stulpenhandschuhe sind immer zu tragen. Falls geschmolzener Kunststoff mit der Haut in Berührung kommen sollte, kühlen Sie den betroffenen Bereich sofort mit kaltem Wasser oder einem Eisbeutel, und lassen Sie die Verbrennung ärztlich behandeln. Versuchen Sie auf keinen Fall, den Kunststoff von der Haut zu entfernen. B. Da CRASTIN und RYNITE bei hohen Temperaturen getrocknet werden, kann eine Berührung der heißen Trichter, Öfen oder Luftzuführungen schwere Verbren- 3

6 nungen verursachen. Die Isolierung dieser Geräte reduziert diese Gefahr. C. Während des Spritzgießens, Reinigens oder Trocknens von CRASTIN oder RYNITE können Gase und flüchtiger Bestandteile (d.h. niedermolekulare Zusatzstoffe) freigesetzt werden. Wir empfehlen, für eine ausreichende lokale Entlüftung während der Verarbeitung von CRA- STIN und RYNITE zu sorgen. Wir haben berechnet, dass die Konzentration von Staubpartikeln bei maximal empfohlenen Verarbeitungszeiten und Temperaturen bei einer Entlüftungsrate von 5 m 3 Luft/Minute pro kg verarbeitetem Kunststoff/Stunde unter mg/m 3 bleibt (Verarbeitung, Reinigung und Trocknung). D. Wie alle Thermoplaste können CRASTIN und RYNITE bei langen Verweilzeiten und bei maximal empfohlenen Schmelzetemperaturen gasförmige Zersetzungsprodukte bilden. E. Beim Wiedervermahlen von Abfällen ist ebenfalls für eine ausreichende lokale Entlüftung zu sorgen. F. Vor der Reinigung eines Zylinders, der CRASTIN oder RYNITE enthält, ist die Maschine gründlich mit Polyethlen oder Polystyrol zu reinigen. G. Falls CRASTIN oder RYNITE Polyester beim Reinigen mit den Heizbändern in Kontakt kommt, ist er zu entfernen, bevor er sich zersetzt. H. Beim Ausbrennen von Maschinenteilen, z.b. Düsen usw., die CRASTIN oder RYNITE enthalten, ist für eine ausreichende lokale Entlüftung zu sorgen. I. CRASTIN oder RYNITE Granulat stellt eine Rutschgefahr dar, wenn es auf dem Boden verschüttet wird. Es ist würfelförmig und hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Daher sollte es sofort aufgefegt werden. J. Vermeiden Sie vor oder nach der Verarbeitung von RYNITE ein Verarbeiten/Reinigen mit Polycarbonat (PC). Führen Sie zwischendurch einige Reinigungsschritte durch, wie in Kapitel 3.2. beschrieben. K. Weitere Informationen finden Sie auf den Sicherheitsdatenblättern..4 Handhabung und Vorbereitung des Materials.4. Verpackung Die Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung von CRASTIN und RYNITE Kunststoffen sind in Regel identisch mit denen für ähnliche glasfaserverstärkte hygroskopische Materialien, z.b. Polyester und Polycarbonat. CRASTIN und RYNITE werden in Gebinden verpackt, die einen begrenzten Feuchteschutz bieten. Daher kann der Feuchtegehalt der Kunststoffe in diesen Spezialgebinden höher sein als der für die Verarbeitung maximal zulässige Feuchtegehalt. Beschädigte Gebinde sind gut zu verschließen oder zu versiegeln, um eine übermäßige Feuchteaufnahme im Laufe der Zeit zu verhindern. Ausführliche Informationen über die Verpackungsarten finden Sie in der Broschüre «Einführung in Verpackungsmaterialien für technische Kunststoffe» und «Silo- Lieferung»..4.2 Lagerung Sowohl CRASTIN als auch RYNITE sind trocken zu lagern und sollten eine Lagerhaltung nach dem First in First out Prinzip erlauben..5 Umwelt und Abfallentsorgung RYNITE PET basiert auf dem gleichen Polymer, das aufgrund seines guten Umweltverhaltens weit verbreitete Anwendung für Getränkeflaschen findet. Die gute Schmelzestabilität von CRASTIN und RYNITE erlaubt in der Regel ein Recycling von korrekt behandeltem Produktionsabfall. Falls ein Recycling nicht möglich ist, empfiehlt DuPont als bevorzugte Möglichkeit eine Verbrennung mit Energierückgewinnung. Der Verbrennungsofen muss mit einem Scrubber nach dem Stand der Technik ausgestattet sein, um Abgase vor der Freisetzung zu reinigen. CRASTIN und RYNITE sind nicht wasserlöslich und haben keine Additive, die von Wasser aufgenommen werden können. Daher stellen CRASTIN und RYNITE bei der Deponierung keine bekannten Risiken für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt dar. Bei jeder Entsorgung sind die örtlichen Vorschriften einzuhalten, die beträchtlich voneinander abweichen können. Polyethylenterephtalat und Polybutylenterephtalat werden auf der «grünen Liste» der europäischen Bestimmung EEC 259/93, Anhang II, aufgeführt. Somit sind CRASTIN und RYNITE für den innereuropäischen Transport von Abfällen, die für die Aufbereitung bestimmt sind, keinen Beschränkungen unterworfen. 4

7 2 Trocknung 2. Einfluss der Feuchtigkeit CRASTIN und RYNITE reagieren sehr empfindlich auf Feuchtigkeit und müssen immer vorgetrocknet werden, um sicherzustellen, dass optimale mechanische Eigenschaften erhalten werden. Symptome bei der Verarbeitung von Kunststoff mit übermäßigem Feuchtegehalt sind in Tabelle 2. und in den Abbildungen aufgeführt. des optimalen Wertes Zugfestigkeit Dehnung Schlagzähigkeit, ungekerbt Tabelle So erkennt man einen zu hohen Feuchtegehalt Einfluss auf Sichtbare Symptome mechanische Symptome bei der Polymer Eigenschaften an Formteilen Verarbeitung CRASTIN RYNITE Reduzierte Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit drastisch reduzierte Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit keine Oberflächenschlieren sichtbar 2.2 Feuchtigkeitsaufnahme kaum sichtbare Symptome vermehrte Gratbildung CRASTIN und RYNITE weisen ein unterschiedliches Verhalten auf, was die Feuchtigkeitsaufnahme betrifft. 5 4 Maximale Feuchtigkeitsgrenze vor der Verarbeitung,2,5,,5.2 Feuchtigkeit, Abb. 2.2 Einfluss des Feuchtegehaltes auf die Eigenschaften von RYNITE 53 Gut getrocknetes CRASTIN PBT erreicht seinen maximal empfohlenen Feuchtegehalt für die Verarbeitung innerhalb von ca. 2 Stunden bei Umgebungsbedingungen von 23 C und 5 r.l., während RYNITE PET dieses Stadium bereits nach Minuten bei 23 C und 5 r.l. erreicht (siehe Abb. 2.3 und Tabelle 2.2). des optimalen Wertes maximale Feuchtigkeitsgrenze vor der Verarbeitung,4,5,,5.2 Feuchtigkeit, Biegefestigkeit Schlagzähigkeit, ungekerbt Abb. 2. Einfluss des Feuchtegehaltes auf die Eigenschaften von CRASTIN SK65 Feuchtigkeit,,8,6,4,2,,8,6,4,2 CRASTIN PBT 5 5 Zeit, h Abb. 2.3 Feuchtigkeitsaufnahme von CRASTIN S6F Tabelle 2.2 Zeitraum, in dem RYNITE einen Feuchtegehalt von,2 erreicht Einwirkungsdauer in Minuten bei 23 C Ausgangsfeuchte des Granulats 2 r.l. 5 r.l. 9 r.l., , 3 4,

8 2.3 Trocknungsbedingungen Feuchtigkeit im Granulat bewirkt einen hydrolytischen Molekulargewichtsabbau während der Verarbeitung, was eine Verminderung der Festigkeit und Zähigkeit der Formteile zur Folge haben kann. CRASTIN und RYNITE müssen immer vorgetrocknet werden, um optimale Formteileigenschaften zu erhalten. Tabelle 2.3 fasst die Trocknungsempfehlungen zusammen. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Tabelle mit den Verarbeitungsempfehlungen auf Seiten Tabelle 2.3 Empfohlene Trocknungsbedingungen Max. zulässiger Trocknungs- Trocknungs- Feuchtegehalt für temperatur zeit die Verarbeitung () ( C) (h) CRASTIN, RYNITE,2 2 4 Zu niedrige Trocknungstemperaturen, d.h. 8 C wie bei Polyamiden, sind unzureichend. Dies bedeutet, dass der erforderliche Grenzwert nicht erreicht werden kann. Wichtig ist dies beim Einsatz zentraler Trocknungssysteme, die keine individuelle Temperatureinstellung der Trocknungsbehälter erlauben. 2.4 Trocknungsanlagen a. Trockenluft-Trockner Ein Vortrocknen mit Trockenluft-Trocknern ist die sicherste und wirtschaftlichste Trockenmethode. Die Überwachung und Steuerung von Trockenluft-Trocknern erfolgt mittels Taupunkt-Messung. Der Taupunkt ist Feuchte,,5,4,3,2, Trocknungszeit CRASTIN PBT 2 C 8 C C Abb. 2.4 CRASTIN PBT kann bei 8 C nicht auf die erforderliche Restfeuchte von,4 heruntergetrocknet werden. Minimal erforderliche Trocknungszeit, h Taupunkt: 2 C Trosknungstemperatur, C RYNITE PET feuchtes Granulat frisch angeliefertes Granulat Abb. 2.5 Trocknungszeit gegenüber Temperatur um,2 Restfeuchte für RYNITE zu erreichen dabei ein direktes Maß für den Wassergehalt der Luft. Taupunkt-Werte von 2 C und darunter sichern ein gutes Trocknungsergebnis. Das Trocknen mit Trockenluft-Trocknern erfolgt unabhängig von Umgebungseinflüssen. b. Umluft-Ofen Die Qualität des Trocknen hängt von den Umgebungsbedingungen ab. Bei hoher Luftfeuchtigkeit nimmt die Trocknungsqualität ab. Daher ist vom Einsatz solcher Trockner dringend abzuraten. c. Vakuum-Trockner Der Einsatz von Vakuumtrocknern findet aus wirtschaftlichen Gründen nur unter Laborbedingungen statt. Im Vakuum wird die Wärmeenergie fast ausschließlich durch Strahlung übertragen. Dies führt zu langen Aufheizzeiten. Die empfohlene Trocknungszeit ist daher um 5 länger als die in Tabelle 2.3 empfohlene Trocknungszeit. d. Entgasung Der Einsatz von Entgasungseinheiten in Spritzgießmaschinen ist angesichts des Stands der Technik kein vollwertiger Ersatz für das Vortrocknen. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, daß ein hydrolytischer Abbau der Polymerschmelze von CRASTIN und RYNITE stattfindet, bevor sie die Entgasungszone erreicht. e. Fördersysteme Unter Berücksichtigung der relativ kurzfristigen Feuchtigkeitsaufnahme von Polyester (vor allem RYNITE PET) wird empfohlen, im Fördersystem Trockenluft zu verwenden. Der getrocknete Kunststoff sollte unter normalen Umgebungsbedingungen nicht länger als Minuten im Trichter verbleiben. 6

9 3 Verarbeitung 3. Verfahren 3.. Spritzgießeinheit 3... Schnecke CRASTIN und RYNITE können auf allen handelsüblichen Schneckenspritzgießmaschinen verarbeitet werden. Um eine gute Homogenisierung und schonende Aufbereitung der Schmelze sicherzustellen, werden Schnecken mit nicht zu kleinem L/D-Verhältnis empfohlen (min. 2D). Dreizonenschnecken mit Rückstromsperren, wie sie auch für Polyamid gebräuchlich sind, können für die Verarbeitung von CRASTIN und RYNITE eingesetzt werden Rückstromsperre Der Sitz des Druckrings ist zylindrisch ausgeformt, wo er Schneckenende (F) und Schneckenspitze (G) verbindet, um diese Durchmesser präzise abzustimmen und Stagnationszonen zu vermeiden. Das Gewinde der Schneckenspitze hat ein zylindrisches Segment (H) vor dem Gewinde, um eine korrekte Zentrirung zu ermöglichen. Die Schneckenspitze und der Ringsitz sollten härter sein als der bewegliche Ring, da bei Verschleiß ein Austausch des beweglichen Ringes weniger aufwendig ist. Korrosionsfester Stahl wird für die Spitze vorgeschlagen. Eine gute Ausrichtung der zylindrischen Durchmesser ist entscheidend, um Stagnationszonen zu vermeiden. Abb. 3. Adapter A B E D H G F C Düse Auslegung von Adapter und Rückstromsperre Korrosion/Abrieb Wie andere glasfaserverstärkte Kunststoffe können CRASTIN und RYNITE in bestimmten Zylinder-, Schnekken- und Werkzeugbereichen Verschleiß verursachen. Bei der Verarbeitung großer Mengen dieser Kunststoffe sind bestimmte Vorkehrungen zu treffen, um den Verschleiß von Maschinen und Werkzeugen auf ein Minimum zu reduzieren. Versuche mit speziell verschleissgeschützten Bimetall-Spritzeinheiten (Zylinder, Schnecke und Rückstromsperre) haben eine Steigerung der Einsatzlebensdauer gegenüber der Standardausführung um den Faktor 5 bis ergeben. Um den Schneckenverschleiß zu minimieren, sind spezielle abrieb- und korrosionsfeste Stähle sowie Behandlungsverfahren verfügbar. Die in Abb. 3. gezeigte Rückstromsperre (Ringsperre) verhindert ein Zurückströmen der Schmelze während des Einspritzens. Diese Einheit ist häufig nicht sorgfältig genug ausgelegt, um Stagnationszonen oder Fließbremsen zu beseitigen. Fehlfunktionen, die ein Zurückströmen des Kunststoffes erlauben, treten häufig auf und werden durch eine schlechte Gestaltung oder Wartung verursacht. Eine defekte Rückstromsperre verlängert den Schneckenrücklauf und somit die Zykluszeit und verschlechtert die Kontrolle der Verdichtung und Maßtoleranzen. Die Rückstromsperre muss folgende Anforderungen erfüllen: keine Stagnationszonen; keine Fließbremsen; gute Dichtleistung; Verschleißarmut. Die Rückstromsperre in Abb. 3. erfüllt diese Anforderungen. Die Schmelzedurchgänge (D) in der Schneckenspitze sind großzügig proportioniert und der Raum (E) zwischen dem Ring und der Spitze ist für den Schmelzestrom ausreichend. Bitte setzen Sie sich mit Ihrem Maschinen- und Schneckenhersteller in Verbindung, um weitere Informationen und Empfehlungen zu erhalten Düsen CRASTIN und RYNITE können mit offenen Maschinendüsen verarbeitet werden. Eine Dekompression der Schmelze muss jedoch nach jedem Ende der Plastifizierung erfolgen. Lange unbeheizte Düsenspitzen sind ungeeignet, da die Schmelze beim Anliegen der Düsenspitze am kälteren Werkzeug sehr schnell einfrieren kann. Bei der Verwendung verlängerter Maschinendüsen ist auf eine gute Temperaturregelung über die gesamte Düsenlänge zu achten, um Überhitzungen zu vermeiden. Verschlussdüsen, vor allem solche mit ungünstigen Fließkanälen durch mehrere Materialumlenkungen, sollten nicht eingesetzt werden. Bei verschiedenen Nadelverschlussdüsen kommt es bei der Verarbeitung glasfaserverstärkter Materialien zu Störungen durch Verschleiß und teilweise zum Festsetzen der Düsennadel. 7

10 Heizband Thermoelement- Bohrung Ein Spülen vor und nach der Verarbeitung von RYNITE ist wichtig, da viele andere Kunststoffe bei der Verarbeitungstemperatur von RYNITE thermisch geschädigt werden. Eine Verunreinigung von RYNITE mit anderen Kunststoffen wie Polyamid, Polycarbonat, Acetalen, Polybutylenterephtalat (PBT) oder Polyarylat kann Schwierigkeiten bei der Verarbeitung verursachen bzw. einen Abbau des Kunststoffes bewirken. Abb. 3.2 Heizband Empfohlene offene Düsen Wenn mit Verschlussdüsen gearbeitet wird, sind bei der Verarbeitung von glasfaserstärktem CRASTIN und RYNITE Zylinder und Düse mit einem unverstärkten Material durchzuspülen bevor die Maschine abgeschaltet wird (z.b. PE). Beim Wiederaufheizen wird damit ein Absetzen der Glasfasern vermieden. Außer bei Heißkanalwerkzeugen sollte die Düse nach Beendigung des Dosiervorgangs vom Werkzeug abgehoben werden. Bei anliegender Düse kühlt diese vielfach stark ab, so dass die Reglertemperatur der Düse erhöht werden muss, um ein Einfrieren zu verhindern. Dies wiederum wirkt sich ungünstig auf den thermischen Molekulargewichtsabbau aus. Außerdem sind nicht zu kleine Düsendurchmesser zu verwenden, um ein frühzeitiges Einfrieren zu vermeiden. Die Maschinendüse ist generell mit einer unabhängigen Temperaturregelung auszustatten. Ein einfacher Regler ist häufig zu ungenau, um eine präzise Temperaturführung zu gewährleisten Akkumulator für dünnwandige Anwendungen Glasfaserverstärkte CRASTIN und RYNITE Typen erfordern in der Regel hohe Einspritzgeschwindigkeiten. Mit einem Akkumulator versehene Maschinen können vor allem bei dünnwandigen Teilen helfen, größere Fließweglängen zu erziehen Anfahren und Abstellen Reinigen Thermoelement- Bohrung Geeignete Reinigungsmaterialien sind Polystyrol, Akrylharz (die Düse muss während des Reinigens entfernt werden) und hochdichtes Polyethylen (oder glasfaserverstärktes Polyethylen und anschließend HDPE). Das folgende Reinigungsverfahren wird für Standard-Spritzgießmaschinen empfohlen: A. Fahren Sie die Spritzeinheit von der Angussbuchse ab und halten Sie die Schnecke in der vorderen Position. B. Lassen Sie die Schnecke bei hoher Drehzahl laufen und pumpen Sie so viel Material wie möglich aus. Führen Sie Reinigungscompound zu und extrudieren Sie so lange, bis es sauber austritt. Zylindertemperaturen müssen eventuell je nach dem verwendeten Reinigungsmaterial eingestellt werden. C. Es ist vorteilhaft, einige Ausspritzungen bei schneller Einspritzgeschwindigkeit durchzuführen, um die Zylinderwände vor der Zudosierung eines anderen Kunststoffes sauber zu schaben. Es ist jedoch darauf zu achten, dass hierbei ein Spritzen von unaufgeschmolzenem Kunststoff vermieden wird. Das folgende Reinigungsverfahren wird für Heißkanalsysteme empfohlen: A. Personal ist vor austretender Schmelze aus den Heißkanaldüsen zu schützen. B. Erhöhen Sie die Temperatur der Verteilerkanäle um 3 C über der Schmelzetemperatur des ersten Kunststoffes oder um C über der gewünschten Schmelzetemperatur von RYNITE (jedoch unter 3 C Ist-Wert), je nachdem, welche Temperatur niedriger ist. C. Extrudieren Sie vorgetrocknetes RYNITE durch das offene Werkzeug über den Maschinen-Staudruck, bis die Schmelze «sauber» austritt. D. Senken Sie die Verteilertemperatur auf Betriebsbedingungen. «Heißes» RYNITE austreten lassen ( bis 2 Minuten maximal). E. Senken Sie den Druck auf die normalen niedrigeren Werte von RYNITE Anfahren A. Starten Sie mit einer sauberen Maschine und einem geschlossenen Dosierschieber des Trichters. B. Stellen Sie die Zylindertemperatur auf 3 C unterhalb der minimalen Verarbeitungstemperatur und die Düse auf Betriebstemperatur ein. Temperieren Sie mindestens 2 Minuten. Erhöhen Sie die Zylindertemperatur auf die Sollwerte. C. Prüfen Sie, ob die Düse die korrekte Temperatur aufweist. D. Prüfen Sie, ob die Schnecke freigängig ist. Dreht sie sich nicht, verlängern Sie die Temperierzeit des Zylinders. 8

11 E. Beginnt die Schnecke sich zu drehen, öffnen Sie kurz den Dosierschieber und schließen Sie ihn dann. Prüfen Sie die Drehzahlbelastung des Schneckenantriebs. Ist sie zu hoch, erhöhen Sie die hintere Zonentemperatur. Die Düse muss zu diesem Zeitpunkt offen sein. F. Öffnen Sie den Dosierschieber und halten Sie die Schnecke in Vorlaufposition. Extrudieren Sie die Schmelze und erhöhen Sie die vordere Zonentemperatur, falls unaufgeschmolzene Partikel sichtbar sind. G. Stellen Sie den Hub auf ca. Schussgewicht ein. Nehmen Sie mehrere Ausspritzungen während der Gesamtzykluszeit vor. Die Schmelzetemperatur sollte jetzt mit einem Einstichpyrometer geprüft werden. Nehmen Sie alle erforderlichen Einstellungen der Zylindertemperatur vor, um die empfohlene Schmelzetemperatur zu erreichen. (Dieses Verfahren wiederholen, wenn eine bedeutende Zyklusveränderung auftritt. H. Bringen Sie den Einspritzzylinder in Vorlaufposition. Starten Sie bei niedrigem Einspritzdruck (außer, wenn Teilfüllungen das Auswerfen der Teile behindern) und stellen Sie die Maschinenparameter für eine optimale Oberflächenbeschaffenheit des Teils ein (max. Schussgewicht) Abstellen Die Maschine ist gründlich zu spülen (siehe «Reinigung»), was die für das nachfolgende Anfahren erforderliche Zeit sowie Verunreinigungsprobleme reduziert. Folgendes Abstellverfahren wird vorgeschlagen: A. Schließen Sie den Dosierschieber während der Verarbeitung. B. Leeren Sie den Trichter. Dosieren Sie Polystyrol oder Polyethylen und extrudieren Sie, bis kein Material mehr an der Düse austritt. C. Lassen Sie die Schnecke in der vorderen Position. D. Schalten Sie die Stromversorgung ab Zyklusunterbrechungen Bei kurzen Unterbrechungen, die länger als 2 Minuten dauern, ist es wichtig, dass der Zylinder mit frischem Granulat gespült wird. Erfolgt nach solchen Unterbrechungen keine Reinigung, so führt dies zu defekten Teilen, die aufgrund eines thermischen Abbaus des Materials produziert werden. Die tatsächliche Zahl von Ausschussteilen hängt vom Schussgewicht ab. Diese Maßnahmen sind ebenso erforderlich, wenn CRASTIN und RYNITE mit Heißkanalwerkzeugen verarbeitet werden. Insbesondere bei kleinen Schussgewichten muss das Heißkanalsystem mit frischem Granulat nach Zyklusunterbrechungen durchgespült werden. Falls die Unterbrechung länger als 5 Minuten andauert, wird empfohlen, den Zylinder zu leeren und die Zylindertemperatur auf 25 C für CRASTIN und auf 245 C für RYNITE zu reduzieren, um einen übermäßigen thermischen Abbau zu vermeiden. 3.2 Verarbeitungsparameter 3.2. Schmelze- und Zylindertemperaturen Die Schmelzetemperatur wird direkt an dem aufgeschmolzenen Polymer gemessen (mit einem Einstichpyrometer) und sollte in regelmäßigen Abständen geprüft werden, um sicherzustellen, dass die empfohlenen Grenzwerte nicht überschritten werden. Abb. 3.3 zeigt den Zusammenhang zwischen Schussgewicht, Zykluszeit und Schmelzetemperatur für CRASTIN. Um der Empfindlichkeit der Schmelze gegen Überhitzung Rechnung zu tragen, muss die Verarbeitungstemperatur mit der Verweilzeit abgestimmt werden. Je länger die Materialverweilzeit im Zylinder durch geringe Maschinenauslastung oder lange Zykluszeit (z.b. aufgrund von Einlegearbeiten), um so niedriger sind die Zylindertemperaturen zu wählen. Bei der Auswahl der Maschine oder des Schneckendurchmessers ist darauf zu achten, dass keine zu geringe Maschinenauslastung entsteht. Maschinenauslastung, Schmelzetemperatur, C Zykluszeit, s Abb. 3.3 Zulässige Zykluszeit für CRASTIN als Funktion der Maschinenauslastung bei verschiedenen Schmelzetemperaturen 5 CRASTIN PBT 5 9

12 3 3 Da CRASTIN mit Werkzeugtemperaturen im Bereich von 3-3 C verarbeitet werden kann, sollte die Werkzeugtemperatur um so höher sein, je dünner die Wandstärke des Formteils ist. Schmelzetemperatur, C flammwidrige, schlagzähmodifizierte Typen Standard- Typ Generell ist eine Werkzeugtemperatur von ca. 8 C ausreichend, um nachschwindungsarme Formteile zu erzielen. Für Präzisionsteile kann besonders bei unverstärkten CRASTIN Typen, je nach Temperaturbelastung im späteren Einsatz, eine Werkzeugtemperatur von über C erforderlich sein. Maßänderungen durch Nachkristallisation (Nachschwindung) werden dann weitgehend vermieden Verweilzeit, Minuten Abb. 3.4 Verarbeitungsbereich: PET Schmelzetemperatur als Funktion der Verweilzeit Abb. 3.4 gibt die maximal zulässige Verweilzeit von RYNITE PET in Abhängigkeit der Schmelzetemperatur an. Generell sollte das Zylindertemperaturprofil für die Verarbeitung von teilkristallinen Kunststoffen wie CRASTIN PBT und RYNITE PET relativ flach sein. Abb. 3.5 schlägt Temperaturprofile als Funktion der Verweilzeit und Hub in Prozent vor. Es sollte vermieden werden, eine Zylindertemperaturzone unterhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffes einzustellen. Bei einzelnen CRASTIN Typen muss eine minimale Werkzeugtemperatur von 8 C eingehalten werden. Bei RYNITE wird eine Werkzeugtemperatur von C empfohlen, um optimale Eigenschaften, Dimensionsstabilität und Oberflächengüte von Formteilen zu erhalten. Für dickwandigere Teile führt auch eine Werkzeugtemperatur von 9 C zu guten Eigenschaften und Dimensionsstabilität aufgrund der Isoliereigenschaften von Kunststoffen. Hohe Werkzeugtemperaturen ergeben eine bessere Oberfläche mit höherem Glanz. Bei Werkzeugtemperaturen zwischen 6 C und 85 C ist der anfängliche Verzug und die Schwindung geringer, jedoch kann die Oberflächengüte schlechter sein und die Maßänderung des Formteils ist größer, wenn es über 85 C erhitzt wird. Falls ein minimaler Verzug nach der Herstellung die einzige Anforderung darstellt, können RYNITE Kunststoffe mit Werkzeugtemperaturen unter 6 C verarbeitet werden. Delta zu empfohlener Schmelzetemperatur Düse K METERING ZONE 3 min Verweilzeit 7 min Verweilzeit min Verweilzeit Ausführlichere Informationen finden Sie in der Tabelle für Verarbeitungsempfehlungen Werkzeugtemperatur KOMPRESSION ZONE Einsatz von Zylinder EINZUGSZONE Abb. 3.5 Zylindertemperaturprofil für eine konstante Schmelzetemperatur 8 Hub (abnehmend) 5 Hub (flach) 2 Hub (steigend) Trichter Um Formteile aus CRASTIN und RYNITE mit optimalen Gebrauchseigenschaften und geringer Nachschwindung herzustellen, muss ein ausreichender Kristallinitätsgrad des Polymers erzielt werden. Dieser wird in hohem Maße von der Werkzeugtemperatur beeinflusst Einspritzphase Glasfaserverstärkte CRASTIN und RYNITE Typen erfordern in der Regel mittlere bis hohe Einspritzgeschwindigkeiten. Die optimale Füllzeit hängt von der Formteilgeometrie, der Wandstärke, den Fließweglängen, dem Schussvolumen sowie der Anschnitt- und Verteilerauslegung ab. Daher können in dieser Anleitung keine spezielleren Empfehlungen gegeben werden. Es ist wichtig, für eine ausreichende Entlüftung zu sorgen, um Verbrennungsmarkierungen zu vermeiden. Der Einspritzdruck während der dynamischen Werkzeugfüllung ist eine Funktion von: programmierter Einspritzgeschwindigkeit; Viskosität des Materials bei Schmelzetemperatur; Kristallisationsgeschwindigkeit des Materials; Formhöhlungs-Fließbremsen (Geometrie, Wandstärke, Fließlänge). Der resultierende Einspritzdruck kann bei dickwandigen Teilen und kurzen Fließlängen weitaus niedriger sein als der Nachdruck oder auch sehr viel höher bei dünnwandigen Teilen und langen Fließlängen.

13 3.2.4 Nachdruckphase Die empfohlenen spezifischen Nachdrücke sind: für CRASTIN 6 MPa für RYNITE 8 MPa Wie bei jedem anderen teilkristallinen Polymer sollte der Nachdruck während der Nachdruckphase konstant bleiben. Die korrekte Nachdruckzeit lässt sich leicht an der Spritzgießmaschine festlegen. Mehrere verschiedene Nachdruckzeiten werden eingestellt,5 bis, s pro Schritt je nach geforderter Auflösung und den resultierenden Formteilen, die auf einer Laborwaage nach Entfernung von Verteiler und Anguss gewogen werden. Die optimale Nachdruckzeit liegt in dem Bereich, in dem keinerlei Gewichtsveränderung des Formteils mehr stattfindet. Dies setzt voraus, dass der Anschnitt korrekt positioniert und ausgelegt ist. Tabelle 3. trägt dazu bei, die erforderliche Nachdruckzeit für eine gegebene Wandstärke grob einzuschätzen. Tabelle 3. Material PET GF3 PBT PBT GF3 Kristallisationsrate für eine Wandstärke von 3 mm Kristallisationszeit pro mm Wandstärke 3,-4, s/mm 3,5-4,5 s/mm 2,5-3,5 s/mm Um die Zykluszeit zu optimieren, wird die Kühlzeit in der Regel etwas länger als die Plastifizierzeit eingestellt Plastifizierphase Obwohl CRASTIN und RYNITE Typen nicht besonders empfindlich auf Scherung reagieren, wird empfohlen, die in Abb. 3.6 angegebene maximale Drehzahl einzuhalten. Dies begrenzt den Schneckenabrieb für glasfaserverstärkte Typen und vermeidet übermäßige Hitze durch Scherung. Es sollte kein oder nur wenig Staudruck eingesetzt werden. Der Staudruck erzeugt zusätzliche Reibungswärme. Ist er zu hoch, kann er Faserbrüche und damit eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften eines Formteils verursachen. Ein Anheben des Staudrucks erhöht die Scherarbeit der Schnecke. Dies kann die Schmelzetemperatur zusätzlich steigern und die Homogenität erhöhen. Maximale Drehzahl, U/min ,3 m/s,2 m/s Umfangsgeschwindigkeit Grenzwert für glasfaserverstärkte Typen Grenzwert für unverstärkte Typen Schneckendurchmesser, mm Abb. 3.6 Schneckendrehzahl in Abhängigkeit des Schneckendurchmessers Ein höherer Staudruck verlängert ebenso die Plastifizierzeit. Der niedrigste, mit einer guten Schmelzequalität zu vereinbarende Staudruck wird für die Verarbeitung von Polyestern von DuPont empfohlen. Normalerweise ist eine Dekompression der Schmelze nur erforderlich, um ein Ausfließen des Materials aus der Düse zu vermeiden. Der Einsatz des Dekompressionshubs trägt dazu bei, ein Tropfen der Düse aus Heißkanalwerkzeugen zu verhindern. Eine übermäßige Dekompression kann dazu führen, dass Luft durch die Düse eingesaugt wird. Dies verursacht möglicherweise eine Oxidation des Materials, die im Formteil als verfärbte Bereiche sichtbar wird. Eine weitere Folge kann zudem das Einspritzen eines kalten Pfropfens im nächsten Schuss sein, was zu Oberflächenfehlern und reduzierten Formteileigenschaften führt Tabelle mit Verarbeitungsempfehlungen Die Empfehlungen für die Spritzgießverarbeitung auf Seiten enthalten spezielle Informationen über die Trocknungsbedingungen, Schmelzetemperatur, Werkzeugtemperatur und ISO-Schwindung.

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15 4 Werkzeug 4. Werkzeugtemperierung Abb. 4.2 Wärmeleitstift Oberströmroht Trennblech Wendeltemperierung Möglichkeiten zur Kerntemperierung Die Temperierung muss bei der Werkzeugkonstruktion mit in die Überlegungen einbezogen werden. Wie bereits erwähnt, werden die mechanischen Eigenschaften, die Zykluszeit, die Maßgenauigkeit und der Verzug des Formteils durch die Werkzeugtemperatur beeinflusst. Um eine konsistente Werkzeug-Oberflächentemperatur zu erreichen, ist neben dem Temperaturregler ein gut ausgelegter Temperierkreislauf im Werkzeug mit geeigneter Druck-, Heizund Kühlleistung wesentlich. Grundlegende Empfehlungen: Bei der Verarbeitung von CRASTIN und RYNITE ist die Werkzeugtemperatur weitaus höher als die Raumtemperatur. Um die für das Aufheizen des Werkzeugs erforderliche Zeit zu reduzieren und eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, sind Isolierplatten zwischen Werkzeug und Maschine vorzusehen. Für großvolumige Werkzeuge und Temperaturen über C wird eine thermische Isolierung des Werkzeugs an seinen Außenwänden empfohlen. Bei flachen Werkzeugbereichen wird mit Spiraltemperierung oder gebohrten Temperierkanälen eine gute Temperaturverteilung erreicht. Empfohlene Kanaldurchmesser und Abstände von der Formoberfläche werden in der Tabelle der Abb. 4. angegeben. Je nach der Teilgröße ist eine Unterteilung in mehrere Einzelkreisläufe erforderlich. Der Temperaturunterschied zwischen dem ein- und auslaufenden Kühlmittel sollte so gering wie möglich sein (<5 C). Ein separater oder serieller Temperierkreislauf wird für Mehrfachwerkzeuge empfohlen, da sich die Fließgeschwindigkeit leicht regeln lässt. Eine parallele Anordnung kann zu unterschiedlichen Oberflächentemperaturen führen, da Verstopfungen mit der Zeit unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten in den parallelen Kanälen verursachen. out in d b d b s s Wandstärke des Formteils Kanaldurchmesser bzw. Breite (d) Abstand (s) Kanalabstand (b) bis 2 mm 8 mm 4 mm ~ d bis 4 mm mm 7 mm ~ d bis 6 mm 2 mm 9 mm ~ d Abb. 4. Werkzeugtemperierung für flächige Teile 3

16 Eine ausreichende Kernkühlung ist wichtig, um möglichst kurze Zykluszeiten zu erhalten. Abb. 4. zeigt einige Konstruktionen für Kühlkerne. Die Temperierung ist auch in Seitenschiebern und Kernzügen vorzusehen. 4.2 Mechanischer Aufbau CRASTIN und RYNITE erfordern mittlere bis hohe Einspritzgeschwindigkeiten. Insbesondere bei dünnwandigen Anwendungen kann der spezifische Einspritzdruck MPa übersteigen. Daher leistet eine steife Werkzeugkonstruktion einen wichtigen Beitrag für: eine gratfreie Verarbeitung; eine längere Werkzeug-Lebensdauer; ein größeres Verarbeitungsfenster (d.h. schnellere Einspritzgeschwindigkeiten). Empfehlungen für eine erhöhte Werkzeugsteifigkeit: dicke Platten einsetzen; große Abstandsblöcke verwenden; sehr stabilen Rahmen verwenden, wenn viele Einsätze oder große Heißkanalsysteme zum Einsatz kommen; Stützblöcke zwischen auswerferseitigen Platte und Zwischenplatte einsetzen. 4.3 Verteilersystem und Angussauslegung Bei der Konstruktion des Verteilersystems ist die Wandstärke der erste Punkt, der berücksichtigt werden muss (siehe Diagramm). Der Durchmesser des Verteilers darf an keiner Stelle unter der Wandstärke des Spritzlings liegen. Angefangen vom Anschnitt kann der Verteilerdurchmesser an jedem Verzweigungspunkt erhöht werden, so dass eine nahezu konstante Scherrate beibehalten wird. Um zu verhindern, dass unvermeidliche kalte Pfropfen das Formteil von der Spritzdüse aus erreichen, sollte der Anschnitt immer verlängert sein, so dass kalte Pfropfen abgefangen werden können. Diese Verlängerung sollte etwa den gleichen Durchmesser aufweisen wie der Staugenanguß, um sicherzustellen, dass kalte Pfropfen wirklich zurückgehalten werden. Bei der Verarbeitung von teilkristallinen, unverstärkten Kunststoffen sollte die Mindestdicke des Anschnitts 5 Prozent der Wandstärke des Formteils betragen. Diese wäre auch für verstärkte Compounds angemessen. Um das Risiko von Faserbeschädigungen zu minimieren sollte die Anschnittdicke bis zu 75 Prozent der Wandstärke des Formteils betragen. Besonders die Anschnittlänge ist von entscheidender Bedeutung. Diese beträgt < mm, um ein vorzeitiges Einfrieren des Anschnitts zu verhindern. Das Werkzeug erhitzt sich in Anschnittnähe, so dass der Nachdruck dort am effektivsten wirkt. ZENTRIERRING ANGUSSBUCHSE AUFSPANNPLATTE, ANGUSSSEITIG FORMNESTPLATTE, ANGUSSSEITIG A -PLATTE FÜHRUNGSBOLZEN FÜHRUNGSBUCHSEN FORMNESTPLATTE, AUSWERFERSEITIG B -PLATTE ZWISCHENPLATTE FORMNEST ABSTANDSBLOCK AUSWERFER-HALTEPLATTE Abb. 4.3 Perspektivschnitt eines Werkzeug RÜCKDRÜCKSTIFT AUSWERFPLATTE AUSWERFERSTIFTE AUFSPANNPLATTE, AUSWERFERSEITIG ANGUSSZIEHER HILFSZIEHER ANSCHLAGBOLZEN 4

17 Alle Anschnittarten werden erfolgreich mit Polyestern von DuPont eingesetzt. Die Anordnung, Größe und Zahl der Anschnitte sind wichtige Erwägungen. Runde Anschnitte werden für automatische Dreiplatten-Werkzeuge (Punktanschnitte) und Werkzeuge mit Tunnelanschnitten aufgrund des einfachen Abreißens und Auswerfens der Teile bevorzugt. Neben runden und rechteckigen Anschnitten gibt es viele weitere Anschnittarten wie Filmanschnitt, Trompetenanschnitt usw., aufgezeigt in Abb Von «Bananenanschnitten» hingegen wird abgeraten. Im allgemeinen sollte die Anschnittdicke 5 bis 75 der Wandstärke betragen. Abb. 4.6, 4.7 und 4.8 zeigen Konstruktionsbeispiele für die häufigsten Anschnittauslegungen. Zusammenfassung der wichtigsten Regeln: Sehen Sie immer einen Weg vor, um kalte Pfropfen abzufangen; gestalten Sie den Kanaldurchmesser größer als die Wandstärke des Formteils; Anschnittdicke mindestens 5 der Wandstärke des Formteils. Membrananschnitt Membrananschnitt Stangenanschnitt Trompetenanschnitt Punktanschnitt Ringanschnitt 4.4 Heißkanalsysteme Bei der Spritzgießverarbeitung von teilkristallinen technischen Thermoplasten wie RYNITE PET und CRASTIN PBT bestimmt die Wahl des korrekten Heißkanalsystems und seine Installation die Funktion des Werkzeugs und die Qualität des Formteils. Heißkanalwerkzeuge sind sehr komplexe thermische Systeme. Daher ist es wichtig, den Hersteller von Heißkanalwerkzeugen zu kontaktieren, um sich bei der Auswahl der Verteiler- und Düsentypen je nach dem zu verarbeitenden Kunststoff beraten zu lassen. Einige Grundregeln können bei der Planung eines Heißkanal-Werkzeugs mit teilkristallinem PET und PBT angewendet werden: Natürlich balancierte Verteiler sind erforderlich. Ein rheologisches Balancieren (d.h. Anpassen der Düse oder Unterverteiler-Anschnittgröße) kann entweder nur die Füllzeit (dynamisches Balancieren) oder den Nachdruck (statisches Balancieren) optimieren. Beide zusammen sind oft widersprüchlich.ein direktes Anspritzen des Teils ist zu vermeiden: bei kleinen Schussgewichten oder langen Zykluszeiten (gesamte Verweilzeit über Minuten); bei Sichtteilen, da Oberflächenfehler im Anschnittbereich auftreten können; bei sicherheitsrelevanten Teilen, da immer ein kalter oder inhomogener Pfropfen von der Düsenspitze ausgehend zu einem mechanisch kritischen Bereich wandern kann; wenn durch Angußabriss überhängende Reste oder Filamente nicht akzeptabel sind. Verteiler und Düsen müssen perfekt strömungsgünstig ausgelegt werden, um Stagnationszonen zu vermeiden. Abb. 4.4 Direktanschnitt Filmanschnitt Verschiedene Anschnittarten 5

18 Außenbeheizte Verteilerkanäle sind innenbeheizten Kanälen vorzuziehen, da sie eine strömungsgünstigere Auslegung an Abzweigungen erlauben und den Kunststoff weniger auf Scherung beanspruchen. Ein optimales thermische Gleichgewicht ist erforderlich. Temperaturdifferenzen von mehr als 2 K können in einem Heißkanalsystem nicht toleriert werden. Daher ist die richtige Kombination von Anlagenteilen (Verteiler, Düsen, Heizungen), Temperaturregelung und Aufbau (optimale thermische Isolierung zwischen Heißkanal und Werkzeug) wesentlich. Vorkammerdüsen sind zu vermeiden. Diese Düsenart verursacht, dass der Kunststoff in einen Spalt zwischen Düsenspitze und Werkzeugfläche fließt, um die thermische Isolierung der Düsenspitze zu optimieren. Bei teilkristallinen Kunststoffen wie PBT und PET bleibt die Temperatur des Kunststoffes in diesem Spalt jedoch bei den meisten Systemen über dem Erstarrungspunkt. Das Material wird dabei thermisch abgebaut. Dies kann in unregelmäßigen Abständen zu Oberflächenfehlern führen. Freifluss-Düsentypen werden solchen mit Torpedospitzen vorgezogen, falls keine speziellen Anforderungen an den Abriss am Anschnittbereich bestehen. Spezielle abriebfeste Metalle oder Behandlungen sind für verstärkte Typen vorzuziehen, vor allem an der Düsenspitze, da dort die Scherung am höchsten ist. Hartmetallspitzen haben zu einer weitaus längeren Lebensdauer der Düsenspitze geführt. Düsenspitzen sollten austauschbar sein. Dies erlaubt eine leichtere Abriebkontrolle und reduziert die Kosten bei notwendigen Modifikationen. Wird ein Heißkanal-Werkzeug aufgeheizt, das CRASTIN oder RYNITE enthält, ist es wichtig, zunächst bis auf ca. 2 K unterhalb des Schmelzpunktes zu erhitzen, somit 2 C für CRASTIN und 23 C für RYNITE. Anschließend mindestens 3 Minuten bei dieser Temperatur temperieren, bevor auf Solltemperatur erhöht wird, um ein günstiges thermisches Gleichgewicht zu erzielen. Moderne Regler erlauben solch ein automatisches rampenförmiges Anlaufverfahren. Besteht Zweifel hinsichtlich einer Stagnationszone im Heißkanal, ist es ratsam, einen Farbwechsel am Zylinder vorzunehmen und dann durchgehend Minuten zu verarbeiten. Anschließend kann das System abgestellt werden und das Heißkanalsystem/die Düse sollte demontiert werden, um die Stellen zu ermitteln, die noch immer die erste Farbe aufweisen. Mit Hilfe des Herstellers des Heißkanalwerkzeugs sollte es möglich sein, die Heißkanäle/Düse strömungsgünstiger auszulegen. 4.5 Entlüftung Eine unzureichende Werkzeugentlüftung kann folgende Probleme verursachen: schlechte Bindenahtfestigkeit; Verfärbung (Dieseleffekt); Erosion oder Korrosion des Werkzeugs; Maßabweichungen des Formteils; Ungenügende Füllung. Sowohl Formhöhlungen als auch Angussverteiler sollten an der Trennebene oder am Auswerfer entlüftet werden, siehe Empfehlung in Abb. 4. und 4.2. Der Entlüftungsbereich muss groß genug sein (B t), um einen Aufbau des Gasdruckes in der Formhöhlung zu verhindern. Die Parallelzone sollte mm nicht überschreiten. Die Tiefe des Entweichungskanals ausgehend von der Entlüftungsöffnung sollte im Verhältnis zu seinem Abstand von der Formhöhlungskante ansteigen. Bei niedrigviskosen Typen und wenn ein nur minimaler Grat anfallen darf, sollten Entlüftungsschlitze flacher ausgelegt sein. 4.6 Entformungsschrägen Werkzeug-Oberflächen, die senkrecht zur Trennebene stehen, sind zu verjüngen, um ein leichtes Auswerfen der Teile zu erlauben. Dies umfasst Rippen, Gewindebasen und Seitenwände. Eine Konizität (Entformungsschräge) von,5 bis ist in der Regel für CRASTIN und RYNITE ausreichend. 4.7 Scharfe Kanten Bei der Formteilkonstruktion und Werkzeugoberfläche sollte die Grundregel berücksichtigt werden, scharfe Kanten abzurunden. Wie in Abb. 4.9 gezeigt, reagieren unverstärkte Kunststoffe weitaus empfindlicher auf die Kerbwirkung scharfer Kanten als die faserverstärkten. Schlagzähigkeit, kj/m 2 Abb RYNITE 53 NC,,5 Kerbradius, mm CRASTIN S6F NC CRASTIN SK65 NC Einfluss des Kerbradius auf die Schlagzähigkeit 6

19 Empfohlene Durchmesser Dünnwandiges Teil großes Volumen hohe Viskosität Dickwandiges Teil kleines Volumen niedrige Viskosität A B C D D 2 T + 2 T + 3 T + 4 C > A T + T +,5 T + 2 D 2 D B C Empfohlene Querschnitte A T Abb. 4.5 Verteilerkanäle für Mehrfachanspritzung a.5...,7 t a min =,5 mm a.5...,8 t a min =,8 mm a max = 2,5 mm a max = 2,5 mm a t +,5 ø t +,5 ø a t 4 t unverstärkter Kunststoff verstärkter Kunststoff Abb. 4.6 Tunnelanschnitte D = t + a,5 t D 2,5..., t t D tø a Abb Platten-Konstruktion Abb. 4.8 Direktanspritzung 7

20 t Auswerfer-Entlüftung Abb. 4. Auswerfer-Entlüftung Parallelzone Fließende Entlüftungskanal Abb. 4. Entlüftungsgeometrie Auswerfer Formhöhlungsseite L,8 mm W > 2 mm Werkzeugkante,2 mm < Dick <,2 mm Abb. 4.2 Entlüftung Trennebene 8

21 5 Materialverhalten 5. Chemischer Aufbau Die chemische Zusammensetzung von RYNITE PET ist wie folgt: Schmelzetemperatur 3 C; Werkzeugtemperatur 93 C 2 RYNITE PET 53 Dicke 2,5 mm O C O C O ( CH 2 ) 2 O n Fließweglänge (mm) Dicke, mm Die chemische Struktur von CRASTIN PBT hingegen ist: Einspritzdruck (MPa) Abb. 5. Einspritzdruck von RYNITE Typen O C O C O ( CH 2 ) 4 O n Abb. 5. zeigt die Fließweglänge von RYNITE Typen bei unterschiedlichen Verabeitungsbedingungen. Abb. 5.2 zeigt das Fließverhalten von CRASTIN Standardtypen. Die angegebenen Fließlängen bei Wandstärken von, 2 und 3 mm wurden mit Hilfe einer Prüfspirale ermittelt. Im Vergleich zu CRASTIN PBT weist RYNITE PET einen höheren Biegemodul und Schmelzpunkt, eine höhere Festigkeit und Glasübergangstemperatur und eine geringere Mobilität langsamere Kristallisation auf, da RYNITE PET-Moleküle kürzer sind als die von CRASTIN PBT. 5.2 Fließweglänge CRASTIN und RYNITE Polyester weisen ein ausgezeichnetes Fließverhalten auf. Teile mit langen Fließwegen und dünnen Wandstärken lassen sich gut herstellen. Die gute Fließfähigkeit trägt dazu bei, dass auch bei glasfaserverstärkten Produkten eine gute Oberflächenqualität erreicht wird. Außerdem werden Werkzeugstrukturen exakt abgebildet. Die Fließweglängen wurden an Werkzeugen mit einer Testspirale ermittelt. Daten verschiedener Untersuchung können untereinander stark abweichen, da die Fließweglänge sehr stark abhängt von: Verarbeitungsparametern (Schmelzetemperatur, Feuchtigkeit, Verweilzeit). Werkzeugauslegung (Kanalbreite, Anschnittauslegung). Art der Spritzgießmaschine (Ventilreaktionszeit, Fähigkeit, hydraulische Druckspitzen am V-P-Umschaltpunkt zu vermeiden). Fließweg (mm) Einspritzdruck: MPa Schmelzetemperatur: 25 C Werkzeugtemperatur: 8 C S6F S62F2 SK62 SK63 SK65 SK64FR SK642FR SK643FR SK645FR SO653 SO655 mm 2 mm 3 mm CRASTIN PBT Abb. 5.2 Fließweglänge bei Wandstärken von, 2 und 3 mm für verschiedene CRASTIN Typen Die Abbildungen a. bis a.67 zeigen die Fließweglänge in Querschnitten bis zu mm Wandstärke. Auf Seite 2 gibt Tabelle 5. die Seite an, auf der das Fließlängendiagramm jedes Polyestertypes zu finden ist. 9

22 Tabelle 5. Daten für Fließweglängen bei Wanddicken mm sind für folgende Produkte erhältlich Abb. Nr. Seite Abb. Nr. Seite Abb. Nr. Seite CRASTIN 63 a. 24 CRASTIN SK923 a.2 27 CRASTIN LW92FR a.4 3 CRASTIN S6F a.2 24 CRASTIN ST82 a CRASTIN LW93FR a.42 3 CRASTIN S6F2 a.3 24 CRASTIN T8 a CRASTIN LW932FR a.43 3 CRASTIN S6F3 a.4 24 CRASTIN T83 a CRASTIN LW933FR a.44 3 CRASTIN S6F4 a.5 24 CRASTIN T85 a CRASTIN HTI69 a.45 3 CRASTIN S62F2 a.6 24 CRASTIN SO653 a CRASTIN SK655FR a.46 3 CRASTIN SK6 a.7 25 CRASTIN SO655 a RYNITE 45HP a.47 3 CRASTIN SK62 a.8 25 CRASTIN S65FR a RYNITE 48 a.48 3 CRASTIN SK63 a.9 25 CRASTIN S68FR a RYNITE 52 a CRASTIN SK65 a. 25 CRASTIN T85FR a.3 28 RYNITE 53 a.5 32 CRASTIN SK68 a. 25 CRASTIN SK64FR a.3 29 RYNITE 545 a.5 32 CRASTIN SK69 a.2 25 CRASTIN SK642FR a RYNITE 555 a CRASTIN HR55F a.3 26 CRASTIN SK643FR a RYNITE 935 a CRASTIN HR53F a.4 26 CRASTIN SK645FR a RYNITE 94 a CRASTIN LW92 a.5 26 CRASTIN CE793 a RYNITE 53CS a CRASTIN LW93 a.6 26 CRASTIN SK645FRC a RYNITE 936CS a CRASTIN LW932 a.7 26 CRASTIN SK673GW a.37 3 RYNITE FR55 a CRASTIN LW933 a.8 26 CRASTIN T84FR a.38 3 RYNITE FR53L a CRASTIN SK925 a.9 27 CRASTIN T843FR a.39 3 RYNITE FR543 a CRASTIN SK922 a.2 27 CRASTIN T845FR a.4 3 RYNITE FR943 a.6 33 Tabelle 5.2 Gemessene Schwindungswerte an Platten aus RYNITE, die unter Standardbedingungen hergestellt wurden Platte mit Bandanschnitt Platte mit Bandanschnitt 76,2 27 3,2 mm 76,2 27,6 mm RYNITE Typen Schwindung in Schwindung quer Schwindung in Schwindung quer Fließrichtung zur Fließrichtung Fließrichtung zur Fließrichtung () () () () 52,35,9,23,82 53,25,8,8,78 545,2,75,5,67 555,2,7,3,66 FR55,5,95,34,69 FR53L,25,75,6,68 FR543,2,65,2,47 FR943,35,7,22,57 48,2,75,2,63 45HP,4,95,24,67 2

23 5.3 Schwindung Bei amorphen Thermoplasten wird die Schwindung in erster Linie durch eine Volumenkontraktion des Formteils beim Abkühlen auf Raumtemperatur verursacht. Bei teilkristallinen Thermoplasten wie CRASTIN und RYNITE Typen wird die Schwindung zudem durch die Kristallisation stark beeinflusst. Der Kristallinitätsgrad wird weitgehend vom zeitlichen und örtlichen Temperaturverlauf im Werkzeug bestimmt. Hohe Werkzeugtemperaturen und große Wandstärken (großer Wärmegehalt der Schmelze) begünstigen die Kristallisation und erhöhen die Schwindung. Eine optimale Verteiler- und Anschnittauslegung sowie eine ausreichende Nachdruckzeit sind erforderlich, um bei teilkristallinen Kunststoffen eine minimale Schwindung zu erreichen. a. Schwindung von RYNITE Die Formschwindung von glasfaserverstärkten RYNITE Typen hängt von der Orientierung der Glasfasern, der Teiledicke und den Verarbeitungsbedingungen ab. Glasfaserverstärkte RYNITE Typen schwinden in Fließrichtung weniger als quer zur Fließrichtung. RYNITE Spezialtypen mit einer kleineren Schwindungsdifferenz als RYNITE 53 und 545 sind erhältlich. Diese Typen sind für Anwendungen bestimmt, die einen minimalen Verzug erfordern. Für komplexe Präzisionsteile sollten Prototypen-Werkzeuge (Formhöhlungen) eingesetzt werden, um präzisere Maßdaten zu erhalten. Die Tabelle (auf Seite 36 und 37) zeigt die ISO-Schwindung für eine mm Platte. Tabelle 5.2 enthält Schwindungsdaten für eine Platte von 76,2 27 mm. b. Schwindung von CRASTIN Der Einfluss der Wandstärke auf die Schwindung von unverstärktem CRASTIN ist der Abb. 5.3 zu entnehmen. Sie zeigt die Schwindung von Platten mit den Abmessungen mm mit einer Wandstärke von -4 mm und üblichen Verarbeitungsbedingungen. Das Schwindungsverhalten von gefüllten CRASTIN Typen bzw. unverstärkten flammhemmend ausgerüsteten CRASTIN Typen ist ähnlich dem von CRASTIN S6F. Bei glasfaserverstärktem CRASTIN entsteht in Orientierungsrichtung der Glasfaser eine starke Schwindungsbehinderung. Dadurch tritt längs und quer zur Fließrichtung eine Schwindungsdifferenz auf, die eine exakte Vorhersage der Schwindung schwierig macht. Je nach Faserorientierung, die durch Formfüllung bestimmt wird, kann eine Schwindung entstehen, die zwischen der in Abb. 5.4 angegebenen Längs- und Querschwindung liegt. In ungünstigen Fällen kann die Schwindungsdifferenz noch größer sein als angegeben. Dies hängt davon ab, wie stark sich die Glasfasern durch die Teilegeometrie und die Anschnittlage orientieren. Schwindung () 2,4 2,2 2,,8,6,4,2, 2 Wandstärke (mm) Abb. 5.3 Schwindung unverstärkter (z.b. S6F) und gefüllter (z.b. SO655) CRASTIN Typen als Funktion der Wandstärke. Nicht gültig für schlagzähmodifizierte Typen Schwindung (),4,2,,8,6,4,2 CRASTIN PBT Platte mm Bandanschnitt Schwindung quer zur Fließrichtung Schwindung in Fließrichtung 2 Wandstärke (mm) Abb. 5.4 Schwindung von 3 glasfaserverstärkten CRASTIN Typen (z.b. SK65, SK645FR) als Funktion der Wandstärke Schwindung (),4,2,,8,6,4,2 CRASTIN CRASTIN Platte mm, Bandanschnitt Schwindung quer zur Fließrichtung Schwindung in Fließrichtung Platte mm, Bandanschnitt 2 Wandstärke (mm) Abb. 5.5 Schwindung von 5 glasfaserverstärkten CRASTIN Typen (z.b. SK62, SK642FR) als Funktion der Wandstärke