Wie Sie Duroplaste wirtschaftlich spritzgießen

Neuere Entwicklungen im Bereich thermoplastische Kunststoffe, die schneller und mit weniger Fertigungsaufwand zum Produkt führten, ersetzen zunehmend die Duroplaste. Nur in einigen Gebieten, in denen hohe Temperaturbeständigkeit, das Beherrschen der Schwindung und somit enge Maßtoleranzen oder die Isolationseigenschaften sowie die Flammwidrigkeit sehr wichtig sind, werden zunehmend die Duroplaste wiedergeschätzt. Hinzu kommt der meist günstigere Rohstoffpreis im Vergleich zu Hightech-Thermoplasten. Moderne Spritzgießmaschinen und entsprechende Werkzeuge können heute durch ihre Möglichkeiten, die duroplastspezifischen Prozessabläufe sehr präzise zu fahren, aufwendige Nacharbeiten am Formteil auf ein Minimum reduzieren. So lassen sich technische Duroplastteile wirtschaftlich fertigen.

Es beginnt schon mit der Aufbereitung des Granulats, welches häufig sehr unterschiedliche Korngrößen und -formen sowie einen stark variierenden Pulveranteil hat. Eine einheitliche Schüttdichte ist nicht gegeben. Für einen konstanten Prozess wird jedoch eine homogen durchmischte, kompakte und präzise dosierte, plastische Duroplastmasse benötigt. Die zur Plastifizierung notwendige Energiezufuhr wird über das Zusammenspiel aus den exakt geregelten Größen Schneckendrehzahl, Zylindertemperatur und Druckprofil realisiert. Das kann die Boy Procan Alpha 4-Steuerung in Verbindung mit der direkten und dynamischen Druckregelung leisten. Mit der hohen Energiezufuhr während des Einspritzprozesses wird die dynamische Vernetzungsreaktion eingeleitet. Der Verlauf des Druckbedarfs zeigt an, wie die Viskosität fällt. Durch diesen Viskositätsabfall lassen sich mit Duroplasten auch feinste Oberflächenstrukturen sehr genau abformen.

Verfahrenstechnisch sieht man im Duroplast-Spritzguss auch Spritz-Prägeabläufe, die gerade dann, wenn keine Bindenähte akzeptiert werden können oder Lufteinschlüsse vermieden werden müssen, vorteilhaft sind. Um ein reproduziergenaues Prägen zu realisieren, müssen an einer Spritzgießmaschine zeitgleich ablaufende Prozessschritte genau aufeinander abgestimmt werden. Die Spritzgießmaschinen von Dr. Boy, Neustadt-Fernthal, mit dem Tech-Paket 2 sind mit ihrem Doppelservopumpenantrieb hierfür geeignet. Im Prozessablauf fährt die Schließeinheit beim Prägeprozess das (Tauchkanten-) Werkzeug genau auf einen einstellbaren Prägespalt. In dieser Position (Werkzeug nicht vollständig geschlossen) muss das Werkzeug gegen die ansteigenden Auftriebskräfte während des Einspritzvorganges gehalten werden. Nach erfolgter Teilfüllung schließt das Werkzeug mit einstellbarer Geschwindigkeit, verteilt damit die niederviskose Duroplastmasse über den gesamten Kavitätenbereich und baut die Schließkraft auf. Um auch bei vielen Formnestern prozesssicher gleiche Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, die Fahrbewegungen von Spritzeinheit und Schließeinheit genau aufeinander abzustimmen.

Neben Sicherungs- und Schaltergehäusen finden Duroplaste neue Anwendungen in den Bereichen Elektrik/Elektronik und Automotive. Entscheidend sind hier die Formsteifigkeit, Wärmebeständigkeit und das Isolationsvermögen. Für den
Leichtbau sind Duroplaste durch die geringe Dichte, auch im Vergleich zu Leichtmetallen, sehr interessant. Ihre Chemikalienresistenz ermöglicht den Gebrauch von Duroplastteilen auch in stark beanspruchten Umgebungen, wie zum Beispiel als Sensorgehäuse in heißem Motoröl.

Betrachtet man das in Bild 3 dargestellte Elektronikgehäuse, das einen gratfrei zu liefernden Durchbruch mit einem Durchmesser von 0,6 mm hat und keine Auswerfermarkierungen haben darf, so ist schnell klar, dass hier ein gewaltiges
Werkzeugmacher Know-how, eine präzise und reproduziergenau arbeitende Spritzgießmaschine und eine inline mit einem 6-Achs-Roboter realisierte optische Kontrolle nötig ist. Grund für den Einsatz eines Duroplasten ist hier eine kurzzeitig sehr hohe Temperaturbelastung, die nicht zum Versagen des Bauteils führen darf.

Die Viskosität von Duroplast-Formmassen hängt in starkem Maße von der im Plastifizierprozess eingebrachten Energiemenge und der Verweilzeit in der Plastifiziereinheit ab. Aus diesem Grunde gilt es, den Zyklusablauf konstant zu halten. Mit den Boy LR 5 – Linear-Handlinggeräten können Formteile entnommen, Werkezeuge gereinigt und Nacharbeitsschritte unterstützt werden.