Flüssig-Spritzgießen: Eine vollständige Einführung für Einsteiger

Der größte Industriezweig der Welt ist die Kunststoffproduktion. Bei der Herstellung von Kunststoffwaren kommt ein entscheidendes Verfahren zum Einsatz, das als Spritzgießen bezeichnet wird. Es ist ein Verfahren, das es ermöglicht, gleichartige Waren in großen Mengen schnell herzustellen. Dabei kann es sich um hochpräzise technische Komponenten oder Wegwerfartikel handeln. Mit Hilfe des Flüssigspritzgießens können Hersteller eine Vielzahl von Bauteilen und Waren aus Ausgangsmaterialien herstellen. Es zielt auf Flüssigsilikonkautschuk und verwandte elastomere Werkstoffe im Besonderen. Flüssigspritzgießen unterscheidet sich von der herkömmlichen Reaktionsspritzgusstechnik dadurch, dass es sich um ein mechanisches Mischen handelt und nicht um ein Mischen unter Druck durch Aufprall.

Dichtungen, O-Ringe, Isolatoren und elektronische Kontakte sind nur einige der vielen anpassungsfähigen Objekte, die mit diesem Verfahren hergestellt werden können. Lesen Sie die folgenden Informationen, um besser zu verstehen, was Sie über Flüssigspritzgießen wissen müssen.

Prozess des Flüssigspritzgießens

Beim Flüssigspritzgießen mischen und dosieren verschiedene Kolben gleichmäßig Materialien auf Kunststoffbasis. Der Basiskunststoff, der mit Additiven und Fasern verstärkt werden kann, befindet sich häufig in einem Kolben. Der Katalysator, der die Mischreaktion in Gang setzt, befindet sich in der Regel im zweiten Kolben. Nach dem direkten Einspritzen in eine versiegelte Form härtet das gemischte Material aus, und das fast fertige Bauteil wird dann aus der Formmaschine entnommen.

Die am häufigsten verwendeten Materialien beim Flüssigspritzgießen sind Silikone und Acrylglas. Für die Injektionsphase wird eine federbelastete Stiftdüse kann eingesetzt werden, um zu verhindern, dass Maschinenkomponenten mit flüssigem Kunststoff verstopft werden. Durch die Federbelastung wird der Kanal frei gehalten, indem der Einspritzdruck höher ist als der des Extruderzylinders. Computerunterstützte Entwurfswerkzeuge sind ebenfalls nützlich, um die Effektivität des Formprozesses zu erhöhen. Computerprogramme können Simulationen durchführen, die auch die Ergebnisse bewerten und die integrierten Geräte verfolgen können, um die idealen Verarbeitungseinstellungen zu ermitteln. Mit Hilfe von Wärmebildtechnologien können Sie industrielle Probleme wie Formfehler oder inkonsistente Konstruktionen erkennen.

Maschinen für das Flüssigspritzgießen

Die Basis einer typischen Flüssigspritzgießmaschine ist ein Dosierpumpensystem und eine Einspritzeinheit mit zugehörigem dynamischen oder statischen Mischer. Diese Systeme sollten idealerweise kompakt und präzise mit peripheren Komponenten kombiniert werden, um den spezifischen Projektanforderungen gerecht zu werden. Bei einer konventionellen Flüssigspritzgießmaschine sind die folgenden Komponenten entscheidend:

• Einspritzdüsen:

Die Einspritzvorrichtung drückt unter Druckeinwirkung Formstoff in die Pumpstation, wie zum Beispiel Flüssigsilikonkautschuk. Der Bediener kann in der Regel den Druck und die Injektionsrate je nach den Besonderheiten des Projekts ändern.

• Maßeinheiten:

Das Dosiergerät pumpt die beiden flüssigen Bestandteile in einem genauen Verhältnis und gibt sie gleichzeitig in einem festgelegten Verhältnis ab.

• Trommeln der Versorgung:

Die Kolben dienen als Materialvorratsbehälter und sind mit dem Pumpensystem der Maschine verbunden. Neben den Trommeln für das Mischgut gibt es häufig einen zusätzlichen Behälter für das Pigment.

• Mischer:

Nach dem Passieren der Dosieranlage werden die flüssigkeitsbildenen Komponenten mit einem statischen oder dynamischen Mischer vermischt. Anschließend wird die Mischung unter Druck in die Form gepresst.

• Düse:

Eine automatische Absperrung Häufig ist in der Düse ein Ventil eingebaut, das die flüssige Mischung in die Form einspritzt und so ein Auslaufen der Mischung und ein Überfüllen der Form verhindert.

• Die Formklammer:

Die Formschließvorrichtung wird mit dem Injektor, der Pumpe und der Versorgungseinheit aktiviert. Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, öffnet sie die Form und fixiert sie.

Verschiedene Arten von Spritzgießmaterialien

Flüssigsilikonkautschuk-Spritzgießen:

Zur Herstellung eines Teils kann eine flüssige Silikonkautschuksubstanz in einen Formhohlraum gespritzt werden. Es handelt sich um ein zweiteiliges platinvernetztes Elastomer. Flüssigsilikonkautschuk ist ein bemerkenswert vielseitiges Material im Elastomersektor, das in verschiedenen Komponenten verwendet wird, von Konsumgütern bis hin zu medizinischen Geräten und allem dazwischen. Aufgrund ihrer transluzenten Beschaffenheit können diese Polymere durch Einfärben jede gewünschte Farbe erhalten. Darüber hinaus hat LSR eine kurze Zyklusdauer und erfordert einen geringeren Umgang mit den Rohstoffen, was zu kürzeren Lieferzeiten und einem höheren Durchsatz führt.

Flüssigsilikon-Spritzgießverfahren

Mit einem sauberen Flüssigspritzgießverfahren, Flüssigsilikonkautschuk (LSR), ein dickflüssiges Polymer, wird zur Herstellung von Bauteilen im LSR-Spritzgussverfahren verwendet. Die stabilsten LSR, die im Flüssigspritzgussverfahren verwendet werden, sind zweiteilige platinvernetzte Polymere. Das platinvernetzte LSR wird in die Fässer A und B gefüllt. Der Vulkanisations- oder Aushärtungsprozess beginnt, wenn die Materialkomponenten A und B in den Einspritzzylinder der Spritzgießmaschine gegossen werden. Eine dritte Flüssigkeit, die das Farbpigment enthält, wird ebenfalls in den Zylinder gegossen, wenn farbige Komponenten benötigt werden. Beim Einspritzen in die beheizten Formhohlräume, wo es erstarrt und die genaue Form des Artikels annimmt, wird der Aushärtungsprozess noch weiter beschleunigt.

Flüssigfarben-Spritzgießen:

Es ist sinnvoll, ein Flüssigfarbmittel im Detail zu definieren, bevor man mehr über die Flüssigdosierung erfährt. Flüssige Farbmittel bestehen aus einem flüssigen Bindemittel (Träger), Farbstoffen oder Pigmenten und zusätzlichen Zusätzen wie Prozessadditiven, Stabilisatoren oder Komponenten ähnlicher Art. Flüssigfarbmittel werden dem Material zugesetzt, um die Eigenschaften eines Kunststoffs (unverarbeitetes Polymer oder recyceltes Material) zu färben oder zu verändern.

Flüssige Farbstoffe fallen in eine von drei Kategorien:

• Flüssige Färbemittel werden zur Verschönerung von Kunststoffartikeln verwendet.
• Flüssige Zusatzstoffkonzentrationen verleihen dem Endprodukt bestimmte Eigenschaften wie UV-Stabilität, Schwerentflammbarkeit, antistatisch, oder Anti-Blocking-Fähigkeiten.
• Eine Mischung aus flüssigen Farben, die sowohl Farbstoffe als auch Zusatzstoffe enthält.

Wo Masterbatch oder Pulver weniger erfolgreich sind, werden beim Spritzgießen, Extrudieren und Blasformen häufig Flüssigfarbstoffe eingesetzt.

Flüssigkristallpolymer-Spritzgießen:

Polymere können entweder durch Auflösung in einem Lösungsmittel oder durch Erhitzen über ihren Glas- oder Schmelzübergangspunkt flüssigkristallin werden. Flüssigkristalline Polymere können fest oder geschmolzen sein.

Hohe Temperaturbeständigkeit, große mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität, hohe Durchschlagsfestigkeit und ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient sind die Merkmale von Flüssigkristallpolymer (LCP) Kunststoff. Es gibt feste oder schmelzende Varianten von Flüssigkristallpolymeren.

Die Besonderheit von Flüssigkristallpolymeren besteht darin, dass sie bereits im flüssigen Zustand Bereiche mit hochgradig geordneter Struktur ausbilden können. Das Ordnungsniveau ist jedoch etwas niedriger als bei einem typischen Festkristall. P-Hydroxybenzoesäure und ähnliche Monomere dienen als Grundlage für die Klasse der LCPs, bei denen es sich um aromatische Polyester handelt, die teilweise kristallin sind.

LCP weist in der Regel eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Flammwidrigkeit, gute Haltbarkeit und große mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen auf. Die Polymere sind in einer Reihe von Formen erhältlich, darunter in Formen spritzbare Verbindungen und bei hohen Temperaturen sinterbare Materialien.

Flüssigmetall-Spritzgießen;

Das Flüssigmetall-Spritzgießen ermöglicht die Herstellung ultraharter, hochfester und komplizierter Geometrien in mittleren bis hohen Stückzahlen.

Kleine Mengen des Ausgangsmaterials werden in einer Vakuumkammer geschmolzen, um eine Verunreinigung durch Sauerstoff zu verhindern. Ein Kolben drückt die geschmolzene Legierung in eine Stahlform, während sie in die Gießhülse gegossen wird. Das flüssige Metallteil tritt mit äußerster Genauigkeit, perfekter Form und allen physikalischen Eigenschaften aus der Form aus.

Die Zugfestigkeit von Teilen aus Flüssigmetalllegierungen ist mehr als doppelt so hoch wie die von Titan. Sie haben auch eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Edelstahl, eine vergleichbare Härte wie wärmebehandelte Werkzeugstähle und eine unübertroffene elastische Belastungsgrenze von 2%. Es handelt sich um eine brandneue Technologie, die erst seit kurzem kommerziell verfügbar ist. Teile aus Flüssigmetalllegierungen erfordern im Vergleich zu Teilen, die mit herkömmlichen Metallformungs-, Guss- oder Sintertechniken hergestellt werden, wenig bis gar keine Nachbearbeitung, da sie aus der Form heraus verwendbar sind und Oberflächen haben, die poliert oder spiegelglatt sein können.

Die Vorteile des Flüssigspritzgießens, die Sie kennen sollten

Qualitätsteile und Dichtungen werden zu niedrigen Kosten hergestellt:

Obwohl die LIM-Verfahren ist schneller und kostengünstiger als das Formpressen oder Spritzgießen, aber auch komplizierter und genauer. LIM kann auch automatisiert werden, was einen minimalen Arbeitsaufwand und geringere Arbeitskosten ermöglicht. LIM ist einfach wiederholbar und ermöglicht die Herstellung komplexer Teile von höchstem Niveau. Es ermöglicht die schnelle und wirtschaftliche Herstellung eines breiten Spektrums von Teilen und Dichtungen, von winzigen maßgefertigten Komponenten bis hin zu kompletten Karosserieteilen. Die Anpassungsfähigkeit und Genauigkeit dieses Verfahrens ermöglichen es den Herstellern, hochwertige Teile in kürzester Zeit herzustellen.

Geringe Umweltverschmutzung und wenig Abfall werden hinterlassen:

Das geschlossene LIM-Verfahren reduziert die Verunreinigung von Rohstoffen, indem es den Kontakt mit der Umwelt verhindert. LIM-Komponenten und -Dichtungen können für anspruchsvollere Anwendungen mit weniger Verunreinigungen verwendet werden, insbesondere im medizinischen Bereich. Zollformulare können im Gummispritzgussverfahren mit einem Minimum an Grat oder Gummiabfall hergestellt werden. Die zusätzliche dünne Materialschicht, die über die typische Teilegeometrie hinausgeht, wird als "Grat" bezeichnet. Werkzeugschäden, zu hohe Einspritzgeschwindigkeiten oder eine schwache Schließkraft sind mögliche Ursachen dafür. Mit der LIM-Automatisierung und präzisen Anwendungen lassen sich Grat und andere Abfälle verringern.

Bietet hervorragende Dichtungsvorteile:

Aufgrund seiner vielen zuverlässigen Eigenschaften ist LSR die beste Wahl für viele Dichtungsanwendungen. Mit einem Temperaturbereich von -65°C bis 200°Cbietet es eine starke Resistenz gegen Wasser, Ozon, Wetter und extreme Temperaturen. Das daraus resultierende Produkt hat eine hohe Widerstandsfähigkeit, da diese Art von Material im Spritzgussverfahren verarbeitet wird. Aufgrund seiner Fähigkeit, einen niedrigen Druckverformungsrest mit einer Vielzahl von Durometern zu haben, ist Silikon ein Material, das gut mit dem LIM-Verfahren funktioniert. LSR-Materialien eignen sich aufgrund ihrer Flexibilität im Durometerbereich hervorragend für den medizinischen Bereich.

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