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Kunststoffverarbeitung I + II (Fach) / Polymere (Lektion)

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• 50.Wie ist der Verfahrensablauf beim Spritzgießen? Spritzgießzyklus (Spritzprozesse): 1.        Werkzeug schließen 2.        Einspritzphase (Formteilfüllvorgang) Nachdruckphase (gleich) und (Rest-)Kühlphase 3.        Dosierphase 4.        Werkzeug öffnen und Formteil auswerfen   Einspritzphase (Füllphase): Aufschmelzen des Kunststoffgranulats in Schnecke zur Kunststoffschmelze Schmelzeförderung durch drehende Bewegung der(s) Schnecke(nkolbens) in Schneckenvorraum nach Einspritzsignal bzw. Schmelze berührt Druckaufnehmer Anfahrt der Schnecke nach vorn und Drücken der Schmelze durch Maschinendüse und das Anguß-Anschnitt-System in die Kavität (Hohlraum) -> Einspritzen in "kalte" Form -> (starke) mechanische und thermische Beanspruchung der Schmelze durch Formfüllung -> während Fließen Temperaturerhöhung in Schmelze aufgrund innerer Reibungsvorgänge möglich -> Haupteinflussgrößen: Düsen-Anguß-Geometrie, Formteilwanddicke, Füllgeschwindigkeit Temperatur der Formmasse, Werkzeugwandtemperatur Nachdruckphase: Beginn nach volumetrischer Füllung des Werkzeughohlraums (Werkzeugkavität) durch weitere Förderung der Schmelze in diesen -> zum Ausgleich der Volumenkontraktion ("Volumenschrumpfung") -> kein Auftreten innerer Reibung, da Schmelzfluss im Vergleich zur Einspritz- / Füllphase sehr klein -> kontinuierliche Temperaturabnahme der Schmelze (Rest-)Kühlphase: Temperaturabnahme der (fast vollständig) erstarrten Schmelze bis auf Entformungstemperatur (-> mittlere Entformungstemperatur bei ca 16s) -> Werkzeugkühlung entscheidend für Entformung des Bauteils, da großer Einfluss auf Gleichmäßigkeit und Schnelligkeit der Temperaturabnahme vom(n) Kunsststoff(schmelze)   Bild 1 - Arbeitsablauf: Folien_27 S.47 Bild 2 - Verfahrensablauf bzw. Spritzgießzyklus: Folien_27 S.50f.   Ergänzungen: -           Reibung der Schneckenoberfläche < Reibung der Zylinderoberfläche à Formmasse würde an Schnecke haften u auf der Stelle drehen -           Schnecke schabt Schmelze vom Zylinder und vermischt sie (= hoomogenisieren) -           Thermoplast-Spritzgießen: o      Heute häufigstes Kunststoffverarbeitungsverfahren o      Verarbeitung heute meist mit Schneckenkolbenspritzgießmaschine o      Formteile von einigen mg bis 50kg möglich
• 51.Welche Hauptbaugruppen gibt es bei einer Spritzgießmaschine? -           Plastifiziereinheit (Einfülltrichter, Schnecke/Kolben, Heizung/Heizbänder) -           Werkzeug, -           Schließeinheit, -           Steuer- und Regeleinheit, -           Maschinenbett Bild - Aufbau einer Spritzgießmaschine: Folien_27 S.48
• 52.Warum wird die Masse durch eine kleine Düse ins Werkzeug gespritzt? um besseres Fließen des Werkstoffs zu ermöglichen um Spritzdruck zu ermöglichen (um die Fließeigenschaften der Plasteschmelze beim Einfüllen in den Formkern optimal auszunutzen)      
• 53.Welche Größenordnung hat der Spritzdruck? einige 100 Bar (sogar bis über 1000 Bar) 800 - 1200 Bar = 80 – 120 MPa abhängig von Schmelze-, Werkzeugtemperatur, Formteilgeometrie, Wanddicke, Fließweg empfohlen wird niedriger bis mittlerer Spritzdruck hohe Viskosität des Spritzmasse erfordert höheren Spritzdruck i.A. ist Spritzdruck kleiner als Schließdruck
• 54.Wie füllt sich ein Spritzgießwerkzeug mit einer Thermoplastschmelze? Thermoplast(-schmelze) trifft durch Spritzdruck auf Füllform- bzw. Formkernwand u umhüllt die äußeren Wände zuerst (siehe Bild 54-01) Längsorientierung der Thermoplast(-schmelze) im Formkern Ergänzungen: Über den Einfülltrichter Kunststoffgranulat in Schnecke Schnecke zerteilt, schert u vermischt (homogenisieren) unter Wärme das Granulat zu Schmelze Über Heizbänder o beheizten Zylinder Erwärmung des Granulats innerhalb der Schnecke Dosierphase: Durch Drehbewegung der Schnecke Dosierung (drehzahl- u positionsgeregelt) der Schmelze Einspritz-, Nachdruck- u Kühlphase: Zum Einspritzen der Schmelze wird Schnecke rückseitig hydraulisch o mechanisch unter Druck gesetzt Schmelze gelangt über Zentrierflansch und Angussbuchse zwischen die Formplatten des Werkzeugs Zwischenraum = Füllform/Formkern (auch Kavität) Nachdruck (reduzierter Druck) herrscht bis zur Erstarrung des Formteils (sog. Anbindung des Anguss) vor Nachdruck wirkt der (Volumen-)Schwindung entgegen u bewirkt Maßhaltigkeit u gewünschte Oberflächenqualität des Formteils (Anguss) Öffnungsphase des Werkzeugs u Auswurf des Formteils: Anguss wird beim Öffnen getrennt Angussloses Spitzgießen bei entsprechender Angussgestaltung möglich
• 55.Welche Informationen liefert die Messung des Werkzeuginnendruckes? ermöglicht Berechnung der erforderlichen Schließkraft Fmind.erforderlich[kN]=AFormteil, gemessen[cm2] x pWerkzeug,innen[N/mm²] Werkzeuginnendruck = Prozessgröße, in der sich alle Parameter u ihre Wechselwirkungen abbilden lassen zusammen mit Temperaturmessung der Formteiloberflächen = Basis zur Optimierung der gesamten Prozesskette àerlaubt vernünftige Auswertung der gemessenen Prozessdaten optimierbare Prozessgrößen (Informationen über): Formkern (Kavität) à Bauteilkonstruktion u Wanddicken Nachdruck Heiß- bzw. Heizkanalgeometrie Ergänzungen: Werkzeuginnendruck = neutrales Bewertungskriterium, da er keine geometrische Größen u Maschinenparameter darstellt
• 56.Was bedeuten Spritz-, Nach- und Staudruck? Spritzdruck: Rückseitig auf Schnecke wirkender hydraulischer o mechanischer Druck, der homogenisierte Schmelze durch Düse befördert Nachdruck: reduzierter Druck der bis zur Erstarrung des Formteils anhält wirkt der (Volumen-)Schwindung entgegen u bewirkt Maßhaltigkeit u gewünschte Oberflächenqualität des Formteils (Anguss) Staudruck: Druck gegen den Schnecke während des Plastifizierens arbeiten muss à Staudruck = Schneckenstaudruck benötigt zum Homogenisieren der Schmelze ermöglicht gute Reproduzierbarkeit des Dosierens prinzipiell benötigen schwer fließende KS (hohe Viskosität) höheren Staudruck à zu hoher Staudruck kann Plastifizierleistung verringern
• 57.Welche Bewegungen führt die Schnecke aus? Dreh-, Förder-,  u Druck- bzw. Hubbewegungen   Bild - Verfahrensablauf Spritzgießen: Folien_27 S.53
• 58.Warum haben Schnecken bei Spritzgießmaschinen eine Rückstromsperre? Schnecke funktioniert durch Rückstromsperre als Kolben Verhindert beim Einspritzen u Nachdrücken, dass Spritzmasse vor der Schnecke zurück in Schneckengänge gelangt Bild - Rückstromsperre: Folien_27 S.54
• 59.Welche Bauarten von Schließeinheiten gibt es? mit Kniehebel (Bild 59-01) mit Hydraulik (Bild 59-02)   Bilder - Schließeinheiten: Folien_27 S.61f.
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• 60.Was unterscheidet sie? Ihre Funktionsweise: Eine funktioniert mechanisch (Bild Folien_27 S.61) Andere funktioniert hydraulisch (Bild Folien_27 S.62)
• 61.Welche Aufgaben hat die Schließeinheit? Schließen Zuhalten Öffnen Auswerfen
• 62.Von welcher geometrischen Größe des Spritzgießteiles wird die Schließkraft bestimmt? (berechnete oder gemessene) projizierte Fläche des Formteils parallel zur Verstreckung im Werkzeug u das zu verarbeitende Polymer
• 63.Wie ist ein Spritzgießwerkzeug aufgebaut? besteht aus mehreren Baugruppen (vorwiegend Stahl) besitzt 1 oder 2 Trennebenen mit meist mehreren Formkernen je Trennebene besitzt neben den in Bild 63-01 aufgeführten Bauteilen einen Kühlkreislauf Bild - Aufbau Spritzgießwerkzeug: Folien_27 S.68
• 64.Was Sagt Ihnen der Begriff Normalien? = Grundelemente des Formen- u Werkzeugbaus -> Aufbau von Werkzeugen mittels modularen Grundelementen (z.B. der Fa. HASCO) = vereinheitlichte u modular aufgebaute Systemelemente (Baukastensystem) dienen der Herstellung von Spritz- u Druckgießwerkzeugen
• 65.Warum müssen Spritzgießwerkzeuge temperiert sein? um Formgebung (des Formteils) zu ermöglichenhaben entscheidenen Einfluss auf Formteil- / Bauteilqualität
• 66.Welches Maß des Spritzgießteiles ist bestimmend für die Kühlzeit? Geometrie (Größe / Form) des Bauteils
• 67.Was sind Heißkanäle? Bauart des Angusssystems im Gegensatz zum restlichen Spritzgusswerkzeug sind sie manchmal isoliert (Heißkanalsystem) u entweder niedriger (Thermoplastspritzgussgießen) o höher (Elastomerspritzgussgießen) temperiert wenn nicht isoliert, dann die Temperatur des Werkzeugs
• 68.Auf welchem Effekt basieren sie? offen
• 69.Was bedeutet Ausbalancieren eines Angußsystems? offen, jedoch laut Rautenberg für Prüfung unrelevant
• 70.Was ist die Gas-Innen-Druck-Technik? für Prüfung eher unrelevant Einsatz von Gas (z.B. Stickstoff) beim Spritzgießen Verflüssigung von Gas (Stickstoff) unter hohem Druck (bis 290 bar) -> für höhere Drücke Einsatz von Nachverdichter Vorteile: Höhere Produktqualität, geringeres Teilegewicht, kürzere Zykluszeiten (Durchlaufzeiten), Kostenersparnis beim Polymer aufgrund geringerer Materialbedarf geringerer Energiebedarfs Einsatz von Gas (z.B. Stickstoff) beim Spritzgießen Verflüssigung von Gas (Stickstoff) unter hohem Druck (bis 290 bar) à für höhere Drücke Einsatz von Nachverdichter
• 71.Welche Größen beeinflussen die Qualität von Spritzgußteilen? Prozessgrößen die Bauteilqualität (Thermoplastischer Kunstsstoffe) beeinflussen: Werkzeugtemperierung (f. Oberflächenaussehen, Verzug, Kostenersparnis durch Kühlzeitoptimierung) Spritz-, Nach- und Staudruck Geometrie des Heißkanals Geometrie (Bauteilkonstruktion) der Füllform (im Werkzeug) Maschinen- u Heißkanalparameter   Prozessschritte die Bauteilqualität (thermoplastischer Kunststoffe) beeinflussen: Aufschmelzen Einspritzen Abkühlen
• 72.Ein Thermoplast kann zwischen 180 und 260 °C verarbeitet werden. Die Werkzeugtemperatur kann zwischen 30 und 60 °C liegen. Was bedeutet das für die Qualität der Teile? Wärmeabfuhr aus Werkzeug bei Thermoplasten -> Betrachtung: Kurven(verläufe) -> Werkstoff kritallisiert nochmal -> gibt somit nochmals Wärme ab!
• 73.Was sagt Ihnen der Begriff Schwindung? Schrumpfen der Kunststoffschmelze bzw. der gefertigten Kunststoffform („warm“) aufgrund der Abkühlung
• 74.Ist die Struktur eines Spritzgießteiles über den Querschnitt gleich? offen
• 75.Wodurch unterscheiden sich Werkzeuge für Thermoplaste und Duromere? Werkzeug für Thermoplastverarbeitung nicht für Duromerverarbeitung verwendbar (umgekehr i.d.R. auch nicht), da Thermoplaste bei Abkühlung (eher) nicht schwinden Duromere bei Abkühlung (stark) schwinden
• 76.Was ist der Unterschied in der Nachbearbeitung bei Teilen aus Thermoplasten, Duromeren und Elastomeren? offen
• 77.Was ist ein Kalander? für Prüfung unrelevant, da Kalander laut Ratenberg von keiner wirtschaftlichen Bedeutung mehr ist
• 78.Was bedeutet beim Kalander der Begriff Friktion? für Prüfung unrelevant, da Kalander laut Ratenberg von keiner wirtschaftlichen Bedeutung mehr ist
• 79.Welche Möglichkeiten gibt es zur Kompensation der Walzendurchbiegung? für Prüfung unrelevant, da Kalander laut Ratenberg von keiner wirtschaftlichen Bedeutung mehr ist
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• 80.Aufbau einer PUR-Schaumanlage, was ist zu beachten? Folien_27 S.82: Abbildung - Blockschema: PUR-Verarbeitungsanlage
• 81.Wie ist der Aufbau eines Rührwerks- und eines Injektionskopfes? offen
• 82.Was ist Rotationsformen? offen
• 83.Welche Kunststoffe können warmgeformt werden? offen
• 84.Wie ist eine Warmformmaschine aufgebaut? offen
• 85.Was ist Positiv- oder Negativformen? offen
• 86.Welche Vor- und Nachteile gibt es beim Warmformen? offen
• 87.Was geschieht mit einem warmgeformten Teil, wenn es wieder erwärmt wird? offen
• 88.Was ist der Unterschied zum Tiefziehen von Metallen? offen
• 89.Mechanisches Bearbeiten von Kunststoffen, was ist zu beachten? offen
• 90.Wie können Kunststoffteile dekoriert werden, z.B. mit „echtem „ Holzdekor? Bedrucken (z.B. mit Farben) mittels Siebdruck oder Tampondruck (z.B. Drehknöpfe bei Elektroherd) Prägen (z.B. Farben, Muster) mittels Heißfolienprägung (z.B. Aufbringen von Papier- oder Lederprägungen)

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