Verweilzeit von Kunststoff: Berechnung und Prozess
Vom verwendeten Kunststoff über Ihr Werkzeug, die Temperatur, die Materialdichte bis hin zur Maschine selbst und ihren einzelnen Komponenten – es gibt zahlreiche Variablen, die den Spritzgießprozess maßgeblich beeinflussen können.
Eines steht fest: Eine zu lange oder zu kurze Verarbeitung außerhalb der empfohlenen Verweilzeit des Kunststoffs kann erhebliche Qualitätsprobleme verursachen. Noch schlimmer ist, dass nicht alle daraus resultierenden Probleme sofort sichtbar sind – etwa eine inkonsistente Schmelzequalität, Farbabweichungen oder geschwächte Bauteile.
Die Berechnung der spezifischen Kunststoff-Verweilzeit für den betreffenden Fertigungsprozess verbessert sowohl die Materialleistung als auch das Endprodukt insgesamt.
Was ist eine Kunststoff-Verweilzeit?
Die Kunststoff-Verweilzeit ist die Zeitspanne, in der Kunststoff oder Harz während der Verarbeitung Hitze ausgesetzt ist.
Ein Spritzgießsystem besteht aus einem Trichter, einem Zylinder, einer umlaufenden Schnecke und einer Spritzdüse. Die Schussgröße ist die maximale Menge an Kunststoff, die in einem Spritzgießzyklus eingespritzt werden kann. Granulat wird durch den Trichter in die Zylinder- und Schneckenbaugruppe eingefüllt. Der Zylinder umgibt die Schnecke, wo das Material durch Wärmeleitung von den elektrischen Heizbändern, die den Zylinder umgeben, geschmolzen wird. Die umlaufende Schnecke verdichtet, schmilzt und dosiert das Material.
Die Größe von Schuss und Zylinder beeinflusst die Länge der Verweilzeiten, was wiederum die Produktqualität beeinflussen kann. Kleine Schussgrößen, die nur einen geringen Teil des Zylindervolumens nutzen, können zu langen Verweilzeiten und Polymerabbau führen. Andererseits können große Schussgrößen und über 50 % des Zylindervolumens zu einer schlechten Schmelzhomogenität und langen Schnecken-Rücklaufzeiten führen.
Die Bedeutung der Kunststoff-Verweilzeit
Das Material wird schnell von der Dauer und der Einwirkung der Temperatur beeinflusst. Einige Polymere sind laut dem Injection Molding Handbook „hydrolytisch abbaubar und können aufgrund einer chemischen Reaktion von Feuchtigkeit mit dem Polymer vor der Entgasung unerwünschte Depolymerisationseffekte erfahren.“
Das Verständnis der Verweilzeit des Materials im ersten Abschnitt der Schnecke hilft, die optimale Zeit und Temperatur für Ihre Fertigungsanforderungen zu bestimmen.
Was beeinflusst die Kunststoff-Verweilzeit?
Die Kunststoff-Verweilzeit beeinflusst die Qualität der gefertigten Teile auf verschiedene Weise:
- Allgemeine Schwächung der hergestellten Teile
- Farbabweichungen
- Für das Auge nicht sichtbarer Abbau
- Ein insgesamt kompromittiertes Produkt
Sie kann sich jedoch auch auf die Maschinenleistung auswirken, Inkonsistenzen in der Schmelzequalität und dem Schussgewicht sowie der Schmelztemperatur verursachen.
Was Sie wissen sollten, bevor Sie Ihre Verweilzeit berechnen
Vor der Berechnung der Verweilzeit ist es wichtig, die verschiedenen beteiligten Komponenten zu verstehen.
Der Unterschied zwischen Verweilzeit und Schussgröße
Die Schussgröße ist die Menge an Kunststoffgranulat, die in die Form eingespritzt werden muss. Die Verweilzeit basiert auf Schussgröße, Zylindergröße und der Materialmenge, die sich in den Schneckenkanälen befindet.
Die Schnecke erfüllt mehrere Aufgaben: Sie transportiert das Material durch den Zylinder, mischt es, verdichtet es auf die maximale Dichte und befördert es in die Form. Größe und Design der Schnecke bestimmen den zur Verfügung stehenden Raum für den Kunststoff im Zylinder. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Hersteller mehr als eine Schnecken- und Zylinderoption haben.
Formeln und Tipps zur Berechnung Ihrer Verweilzeit
Wenn Sie verschiedene Formeln und Empfehlungen zur Ermittlung Ihrer eigenen Verweilzeit für eine neue Maschine oder ein noch nicht gebautes Werkzeug prüfen, kann es sinnvoll sein, zunächst mit einer Werkzeuganalyse zu beginnen.
Berechnungen
Es gibt verschiedene Ansätze zur Berechnung der Kunststoff-Verweilzeit. Hier sind zwei verschiedene Optionen, die Ihnen einen besseren Überblick über die beteiligten Faktoren geben.
Berechnung #1:
Fassungsvermögen des Zylinders = 3,14 x (Zylinderradius)^2 x (Zylinderlänge)
Schneckengröße = 3,14 x (Durchschnittlicher Kerndurchmesser der Schnecke)^2 x (Zylinderlänge)
Schussvolumen = Zylindervolumen (minus) Schneckenvolumen
Die Verweilzeit des Kunststoffs entspricht dann der Anzahl der Schüsse multipliziert mit Ihrer Zykluszeit.
Berechnung #2
Schusskapazität (geteilt durch) 1,05 x Materialdichte bei Raumtemperatur = Bestand
Kunststoff-Verweilzeit = Bestand (geteilt durch) Schussgröße x Zykluszeit / 60
Tipps
- Beachten Sie die Schmelzdichten. Sie sollten das Materialgewicht sowohl im festen als auch im geschmolzenen Zustand berechnen.
- Beginnen Sie mit einem sauberen, nicht verunreinigten Zylinder.
- Die empfohlene Zylinderkapazität liegt zwischen 25 % und 65 % plus zusätzliche 10 % als Sicherheit.
- Verwenden Sie, wenn möglich, Volumen- und Schmelzdichten anstelle des Gewichts.
Nehmen Sie sich Zeit für die Berechnungen
Unabhängig von den geteilten Formeln oder Berechnungen sollte die Kunststoff-Verweilzeit von jedem einzelnen Hersteller berechnet werden, um das Verhältnis zu bestimmen, das für sein spezielles Produkt geeignet ist.
Durch die Anwendung von Scientific Molding-Praktiken verwendet Rosti aufgezeichnete Daten, um die Qualitätskontrolle zu bewerten und falls nötig Anpassungen an den Werkzeugen vorzunehmen. So wird die Gesamtqualität der Teile verbessert und negative Auswirkungen einer falsch berechneten Kunststoff-Verweilzeit vermieden.
Rosti verfügt über die fortschrittlichste Technologie und Ausstattung sowie über das technische Know-how und die Erfahrung, um Kunststoffteile höchster Qualität für Ihre individuellen Anforderungen zu fertigen. Erfahren Sie, wie Rosti über sich hinauswächst, um Ihr vertrauenswürdiger Lieferant zu sein.
