5. Typische Kunststoffverarbeitungsverfahren Flashcards
Erläutere die einzelnen Elemente einer Extrusionsanlage
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Materialzufuhr und Dosierung
Extruder
Werkzeug
Kalibriervorrichtung
Was wird durch Extrusion hergestellt?
Welche Extrusionsverfahren gibt es?
Platten, Folien (Flachfolienextrusion)
Folien (Blasfolienextrusion)
Rohre (Rohrextrusion)
Fasern und Textilien (Faserspinnen)
Kabel
Welche Arten von Extrudern gibt es?
Einschneckenextruder
Doppelschneckenextruder (Compoundierung und materialschonende Behandlung)
Schneckengeometrie:
-kurze Kompressionszone bei teilkristallinen Thermoplasten
-Langkompressionsschnecke bei empfindlichen Materialien (z. B. PVC)
-Entgasungsextruder
Was sind die Aufgaben eines Extruders?
-Material aufschmelzen und auf Verarbeitungstemperatur bringen
-Druck aufbauen, der zum Passieren der Folgekomponenten benötigt wird
-Füll- oder Farbstoffe einarbeiten
-thermisch, zeitlich und stofflich konstanter Materialstrom gleicher Qualität
Welche 3 Zonen gibt es beim Extruder?
Einzugszone:
-Granulat wird aus dem Trichter eingezogen
Komoressionszone:
-Druckaufbau
Meteringzone:
-Homogenisierung des Drucks
S. 91
Was passiert nach dem Extruder?
-Schmelze wird vom Werkzeug ausgeformt
-Abkühlung in Kalibriervorrichtung, die Form des Halbzeugs fixiert
-Halbzeug wird entweder aufgewickelt oder konfektioniert und gestapelt
Erläutere die Blasfolienextrusion.
-Schnelzestrom verlässt Werkzeug (Blaskopf) als Schlauch
-Schlauch wird senkrecht nach oben abgezogen und von außen nach innen durch Luftstrom gekühlt
-wird anschließend zu Doppelbahn flachgelegt, an beiden Seiten aufgeschlitzt und aufgewickelt
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Welche Verfahrensschritte gibt es beim Extrusionsprozess?
Materialeinzug
Aufschmelzen
Stoffliches und thermisches Homogenisieren
Fördern
Druck aufbauen
Austragen der Schmelze durch Werkzeug
Was ist Coextrusion?
Dem Werkzeug werden mehrere Schmelzeströme von unterschiedlichen Extrudern hinzugefügt
Ströme werden im Werkzeug in Schichten ausgeformt und unter Druck aufeinander geführt
Wie können Orientierungen im Extrusionsprozess erzeugt werden?
-Durchströmen der Schmelze
-Verstrecken der Folie in Kalibrierstrecke
-Orientierung kann sich zurückstellen wenn Schnelze nicht mehr unter Formzwang liegt, Rückstellung ist temperaturabhängig
-Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und Realisierung spezieller Produkteigenschaften
Welche vorteiligen Merkmale hat das Spritzgießen?
-direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
-hohe Gestaltungsfreiheit
-keine oder nur geringe Nacharbeitung notwendig
-vollautomatisierbares Verfahren
-hohe Reproduziergenauigkeit
-kurze Zykluszeiten
Erläutere den Aufbau einer Spritzfießmaschine.
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Beschreibe den Spritzgießprozess.
- Werkzeug schließt
- Aggregat vor und Einspritzen
- Nachdruckphase
- Aggregat zurück
- Dosieren und Restkühlen
- Werkzeug öffnen und Auswerfen
Während der Kühlphase:
-Rohmaterial für neuen Zyklus plastifiziert
-Schnecke gibt Vorraum frei, Schmelze wird durch Schneckenrotation in Vorraum befördert
Unterscheide beim Spritzgießen Thermoplaste von Elastomeren/Duroplasten.
-Thermoplaste erstarren durch Kühlung im Werkzeug
-Elastomere/Duroplaste werden beheizt um Vernetzungsvorgang zu initiieren
Erläutere die Dosierphase.
Plastifiziereinheit stellt durch rotatorische Bewegung der Schnecke sicher, dass ein definiertes Schmelzevolumen mit homogener Temperatur- und Füllstoffverteilung im Schneckenvorraum vorliegt
Erläutere die Plastifizierphase.
-Teil der Dosierphase
-granulat-oder pulverförmiger Kunststoff muss in formbaren Zustand gebracht werden: Thermoplaste werden aufgeschmolzen, Elastomere und Duroplaste werden nur leicht erwärmt um im unvernetzten Zustand zu bleiben
-lange Aufschmelzzeit aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit, kann durch zusätzliche mechanische Scherung durch rotierende Schnecke verkürzt werden (dissipativ eingebrachte Energie)
-homogene Temperaturverteilung durch ständiges Durchmischen der Schmelze
Erläutere die Einspritzphase.
-Schmelze wird durch translatorische, geschwindigkeitsgeregelte Bewegung der Schnecke in Kavität eingespritzt
-beim Erstarren der Schmelze im Werkzeug kommt es zu Volumenschwindung
Was sind Unterschiede zwischen Extruderschnecke und Spritzgießschnecke?
-Spritzgießschnecken sind kürzer
-an der Spitze der Spritzgießschnecke ist Rücksteomsperre angebracht (um Zurücklaufen der Schmelze durch hohen Einspritzdruck zu verhindern)
Erläutere den Nachdruckprozess.
-druckgeregelte Vorwärtsbewegung der Schnecke
-Ziel: optimale Abbildung der Kavität ohne dass die Kavität überspritzt wird
-Materialfluss nur möglich wenn im Inneren noch schmelzflüssige Bereiche vorliegen
-sobald Formteil versiegelt ist, ist es nicht sinnvoll Nachdruck auszuüben
Was passiert wenn keine ausreichende Nachdruckwirkung vorliegt?
Lunker und Einfallstellen
Aufgrund des Volumenschwunds kann Kavität nicht präzise abgeformt werden
Was sind die Aufgaben des Werkzeugs?
-Aufnehmen und Verteilen der Schmelze
-Ausformen der Schmelze zur Produktgestalt
-Abkühlen bzw. Aufheizen
-Kraftaufnahme der Schließkraft (Werkzeuginnendruck * projizierte Fläche)
-geometrische Kompabilität mit Maschine
-passende Werkzeugeinbauhöhe
Wie ist der Aufbau eines Werkzeugs?
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Erläutere innere und äußere Eigenschaften.
Innere Eigenschaften:
-Kristallinität, Orientierungen, Eigenspannungen
Äußere Eigenschaften:
-Schwindung und Verzug
-abhängig von inneren Eigenschaften
Erläutere Schwindung am pvT Diagramm.
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Wie entstehen Eigenspannungen?
-entstehen aufgrund behinderter Volumenänderungen in festen Körpern
-entstehen durch inhomogene Abkühlbedingungen
-beim Spritzgießen: zuerst erstarrten Schichten behindern die Längenänderung der zuletzt erstarrten Schichten (thermisch induzierte Eigenspannungen)
-Zugspannungen im Formteilkern, Druckspannungen in den Außenschichten
Wie entsteht Verzug?
-wenn innere Spannungen nicht im Gleichgewicht stehen, verformt sich das Bauteil um Gleichgewichtszustand zu erreichen
Erläutere druckinduzierte Eigenspannungen.
-schmelzeförmiger Kern wird durch Nachflrderung elastisch komprimiert
-Volumenvergrößerung beim Aufheben des Drucks, die durch erstarrte Randschichten behindert wird: Druckeigensoannungen im Inneren
Was passiert bei Überlagerung von thermischen und Druckeigenspannungen?
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Welche Einflussgrößen gibt es auf den Verzug?
-Wanddickensprung
-Schwindungsunterschiede und Eigenspannungen
-Werkzeugwandtemperatur (hohe Temperatur minimiert Verzug)
-inhomogene Werkzeugtemperierung
Kein Einfluss auf Verzug:
-Nachdruck und Massetemperatur
