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E-Book

Heißkanal-Technik

AutorPeter Unger
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2004
Seitenanzahl260 Seiten
ISBN9783446401327
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis109,99 EUR

Der Heißkanal ist das für Qualität und Wirtschaftlichkeit entscheidende Werkzeugteil beim Spritzgießen. Die verschiedenen technischen Varianten und Konstruktionsprinzipien bieten unterschiedliche Vor- und Nachteile je nach Bauteilgestalt, Werkzeugtyp und Prozess. Dieses Handbuch bietet sowohl die Grundlagen der Heißkanaltechnik und ihrer technischen Auslegung als auch - praxisorientiert - Konstruktions- und Anwendungsbeispiele.

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Kapitelübersicht
  1. Inhaltsverzeichnis und Vorwort
  2. 1 Einleitung
  3. 2 Wärmetechnische Grundlagen
  4. 3 Komponenten von Heißkanalsystemen in Einzeldarstellung
  5. 4 Beheizung von Heißkanal-Verteilerblöcken
  6. 5 Beheizung von Angießdüsen
  7. 6 Temperaturmessung, -regelung
  8. 7 Werkstoffverhalten bei mechanischer Beanspruchung
  9. 8 Korrosion und Verschleiß
  10. 9 Schraubenverbindungen und Werkstoffauswahl für hohe Temperaturen
  11. 10 Kunststofftechnische Grundlagen
  12. 11 Wartung und Lagerung von Heißkanalwerkzeugen
  13. 12 Konstruktive Ausführung von speziellen Heißkanalsystemen, -werkzeugen
  14. Anhang: Heißkanalsystem-Lieferanten und Verwendete Abkürzungen
  15. Register
Leseprobe

3.8 Angießdüsen (S. 97-99)
3.8.1 Allgemeines
Die Angießdüse leitet die Schmelze vom Heißkanal-Verteilerblock zum Anschnitt, in dessen Bereich eine scharfe Trennung zwischen „heiß" und „kalt" vorliegen muss. Die notwendige Wärmetrennung setzt gezielte konstruktive, werkstoff- und wärmetechnische Maßnahmen voraus. Notwendigerweise sind Erfahrungen dabei von besonderer Bedeutung. Unterschiedliche Thermoplaste verlangen häufig werkstoffspezifische Besonderheiten in der Auslegung der Angießdüsen und vor allem in der des Anschnittbereichs.

An Angießdüsen werden verschiedene Anforderungen gestellt: • thermische Homogenität, damit auch Vermeiden von Temperaturspitzen,
• keine toten Ecken, keine Stagnationsstellen und damit vollständige Spülung,
• keine thermische Schädigung der Schmelze,
• geringe Wärmeverluste,
• möglichst geringe Druckverluste, um Temperaturerhöhungen durch Dissipation zu minimieren,
• rascher Farbwechsel,
• kein Fadenziehen,
• geringstmöglicher Verschleiß aller mit der Schmelze in Kontakt stehenden Oberflächen,
• korrosionsbeständig, d.h. chemisch inert gegenüber der Schmelze und ggf. gegenüber flüchtigen Substanzen,
• hohe Dauerschwellfestigkeit unter Prozessbedingungen, das gilt im besonderen Maße für Düsen aus Kupfer oder Kupferknetlegierungen,
• hohe Warmfestigkeit,
• Quellfluss muss möglich sein,
• Regelbarkeit der Düsenheizung und
• möglichst kurze Wärmeleitwege.

Um schraubbare Düsenspitzen montieren oder demontieren zu können, müssen die Angießdüsen gegen Verdrehen gesichert werden.

3.8.2 Offene Angießdüsen

Offene Angießdüsen sind durch einen glatten Kanal ohne Strömungshindernisse und/oder Umlenkungen gekennzeichnet. Am Formteil verbleibt je nach Anschnittgestaltung, Viskosität der Schmelze und Art des Kunststoffs (amorph/ teilkristallin, gefüllt/ungefüllt) ein mehr oder minder großer Anschnittrest, der im Extremfall mechanisch abgetrennt werden muss. Nicht zuletzt aus Gründen ihrer relativen Einfachheit und ihres relativ niedrigen Druckverlustes, sollte offenen Düsen nach Möglichkeit der Vorzug gegenüber technisch aufwändigeren, verschließbaren Systemen gegeben werden.

Der in der Literatur gelegentlich für das Wirkprinzip offener Angießdüsen gebrauchte Begriff „Wärmeverschluss" [34] (Verschluss durch Wärme?) wird hier nicht übernommen, sondern in einem anderen Zusammenhang sinngemäß als „thermischer Verschluss" (thermisches Öffnen und Verschließen des Anschnitts, s. Abschnitt 3.8.4.2) verwendet.

Offene Düsen begünstigen das Fadenziehen, wie z.B. bei PP, s. Abschnitt 12.1. Um den Anschnittrest zu minimieren, d.h. die Abrissqualität zu verbessern, bieten sich offene Düsen mit Spitzen an. Für offene Düsen, z.B. mit seitlichen Anschnitten, sind wärmeleitende Spitzen („Torpedos") häufig zum sicheren Vermeiden kalter Pfropfen notwendig, s. Abschnitt 3.8.3.3.

Anschnittdurchmesser bis ca. 3,5 (4) mm sind mit offenen Düsen zu erzielen. Größere geforderte Durchmesser setzen notwendigerweise verschließbare Systeme voraus. Die einzelnen Elemente einer offenen Düse, wie z.B. die Düsenspitze, sollten im Bedarfsfall „in der Maschine" auswechselbar sein. Beispiele offener Angießdüsen zeigt Tabelle 3.7. Unterschiedliche Kunststoffe bedingen verschiedene konstruktive bzw. wärmetechnische Maßnahmen für die Gestaltung der Kontaktfläche der Düse im Anschnittbereich. Tabelle 3.8 sind die minimalen Temperaturdifferenzen Tmin = Massetemperatur minus Schmelztemperatur unterschiedlicher Thermoplaste zu entnehmen. Eine kleine Differenz bedeutet einen geringen Abstand zur Einfrier- oder Schmelztemperatur, eine große Differenz entsprechend umgekehrt. Die praktische Konsequenz besteht darin, dem Anschnittbereich z.B. durch eine Wärmeleitspitze Wärme zuzuführen, um das Einfrieren des Anschnitts zu vermeiden. Dies gilt besonders für teilkristalline Thermoplaste. Demgegenüber muss die Wärmezufuhr für die Verarbeitung amorpher Thermoplaste geringer sein.

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis6
Vorwort10
1 Einleitung12
1.1 Allgemeine Gesichtspunkte zur Heißkanaltechnik12
1.2 Aufbau von Heißkanalsystemen und Benennung der Komponenten17
1.3 Ausführungsarten der Einzelkomponenten von Heißkanalsystemen19
2 Wärmetechnische Grundlagen22
2.1 Wärmeübertragung23
2.1.2 Konvektion28
2.1.3 Wärmestrahlung32
2.1.4 Zusammenfassung37
2.2 Wärmemenge, Heizleistung38
2.3 Wärmedehnung39
3 Komponenten von Heißkanalsystemen in Einzeldarstellung52
3.1 Heißkanal-Verteilerblock52
3.1.1 Außenbeheizte-Heißkanal-Verteilerblöcke56
3.1.2 Innenbeheizte Heißkanal-Verteilerblöcke61
3.1.3 Isolierkanalsystem64
3.1.4 Rheologische Auslegung67
3.1.4.1 Natürliche Balancierung67
3.1.4.2 Rechnerische Balancierung69
3.2 Reflektor- und Isolierplatten, Oberflächenbeschichtung72
3.3 Vorkammerbuchse77
3.4 Zwischenbuchse79
3.5 Stützscheiben81
3.6 Verdrehsicherung für den Heißkanal- Verteilerblock94
3.7 Umlenkstopfen95
3.8 Angießdüsen98
3.8.1 Allgemeines98
3.8.2 Offene Angießdüsen99
3.8.3 Offene Mehrfachdüsen106
3.8.3.1 „Vertikale“ Anordnung von Spitzen106
3.8.3.2 „Schräge“ Anordnung von Spitzen117
3.8.3.3 „Horizontale“ Anordnung von Spitzen118
3.8.3.4 „Seitliche“ Anordnung ohne Spitzen121
3.8.4 Angießdüsen für verschließbare Anschnitte124
3.8.4.1 Nadelverschlusssysteme125
3.8.4.1.1 Automatisch wirkende Nadelverschlussdüse127
3.8.4.1.2 Zwangsgesteuerte Nadelverschlussdüse129
3.8.4.1.2.1 Nadelverschlussdüse mit konischem Nadelsitz130
3.8.4.1.2.2 Nadelverschlussdüse mit zylindrischem Nadelsitz148
3.8.4.1.3 Mechanisch betätigte Nadelverschlussdüse, Düse mit Schiebeverschluss156
3.8.4.1.4 Sonderdüsen158
3.8.4.1.4.1 Mehrfach-Verschluss-Düse158
3.8.4.1.4.2 Schirmanschnitt-Düse158
3.8.4.2 Thermische Verschlussdüsen160
4 Beheizung von Heißkanal- Verteilerblöcken168
4.1 Zylindrische Heizpatrone169
4.2 Konische Heizpatrone171
4.3 Gewindeheizpatrone172
4.4 Rohrheizkörper173
4.5 Heizplatte176
4.6 „Dickschicht“-Heizelement178
4.7 Mittelbare Beheizung mit einem flüssigen Medium (Fluid)179
4.8 Wärmeleitrohr (Wärmeleitstift, Heatpipe)180
4.9 Bestimmung der Heizleistung eines außenbeheizten Heißkanal-Verteilerblocks181
4.9.1 Überschlägige Bestimmung der zu installierenden Heizleistung181
4.9.2 Rechnerische Bestimmung der zu installierenden Heizleistung für die Aufheizphase182
5 Beheizung von Angießdüsen186
5.1 Zylindrische Heizpatrone186
5.2 Rohrheizkörper187
5.3 Widerstandsheizung191
5.4 Wärmeleitrohr (Wärmeleitstift, heatpipe)194
5.5 Mittelbare Beheizung mit einem flüssigen Medium (Fluid)195
5.6 Allgemeine Hinweise zur Innenbeheizung („konduktive Beheizung“)198
5.7 Indirekte Beheizung202
5.7.1 Wärmeleittorpedo202
5.7.2 Wärmeleitdüse (Klemmdüse)207
6 Temperaturmessung, -regelung214
7 Werkstoffverhalten bei mechanischer Beanspruchung216
7.1 Kerbwirkung bei statischer Beanspruchung216
7.2 Kerbwirkung bei dynamischer Beanspruchung219
8 Korrosion und Verschleiß222
9 Schraubenverbindungen und Werkstoffauswahl für hohe Temperaturen228
10 Kunststofftechnische Grundlagen232
10.1 Fließverhalten, Strukturviskosität, Druckverlust232
10.2 Thermostabilität236
10.3 Molekulargewichtsabbau am Beispiel von PBT238
10.3.1 Thermischer Abbau238
10.3.2 Mechanischer Abbau240
10.3.3 Oxidativer Abbau241
10.3.4 Hydrolytischer Abbau241
11 Wartung und Lagerung von Heißkanalwerkzeugen242
12 Konstruktive Ausführung von speziellen Heißkanalsystemen, -werkzeugen244
12.1 Dreihundertfach-Heißkanalsystem für die Herstellung von Transistorgehäusen aus Polybutylenterephthalat, glasfaserverstärkt244
12.2 Heißkanal-Verteilerblock für Mehrkomponentenspritzguss247
12.3 Heißkanalsystem mit geregeltem Füllvorgang249
12.4 Angießdüsen für kleine Nestabstände251
Anhang 1 Heißkanalsystem-Lieferanten254
Anhang 2 Verwendete Abkürzungen256
Register258

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