2012 Issue 2: Effizienz und Zuverlässigkeit – für eine optimale Produktion

Kürzere Zykluszeiten mit In-mould Hold Pressure

 

Bei der IMHP-Technologie (In-Mould Hold Pressure) von DuPont wird der Nachdruck über eine separate, in das Werkzeug integrierte Vorrichtung aufgebracht, während die Schnecke zeitgleich bereits wieder dosiert. Diese Parallelschaltung zweier Spritzgießphasen kann verkürzte Zykluszeiten ermöglichen. Welcher Zeitgewinn dabei tatsächlich erreichbar ist, hängt maßgeblich vom Kristallinitätsgrad des verarbeiteten Werkstoffs sowie vom jeweiligen Schussvolumen ab.
Prozessführung für das IMHP-Verfahren in Kaltkanaltechnik (oben) und Heißkanaltechnik (unten).
  

 

Kürzere Zykluszeiten sind ein permanentes Ziel beim Spritzgießen, denn wo rund um die Uhr produziert wird, können sich selbst Sekundenbruchteile zu beachtlichen Zeiteinsparungen aufaddieren.

Mit der neuen In-Mould Hold Pressure (IMHP) Technologie von DuPont lassen sich beim Spritzgießen teilkristalliner Thermoplaste rund 20 % bis 30 % der Zykluszeit einsparen. Solche Thermoplaste erfordern relativ lange Nachdruckzeiten, während derer der Volumenschwund ausgeglichen wird, der durch die Kristallisation beim Abkühlen der Schmelze verursacht wird. Anders als beim herkömmlichen Spritzgießen wird der Nachdruck bei der IMHP-Technologie nicht von der Schnecke im Zylinder sondern von einer gesonderten Nachdruckeinheit im Werkzeug aufgebracht.

 

Durch diese Funktionstrennung kann das Dosieren – das Bereitstellen des Massevolumens für den nächsten Zyklus in der Spritzeinheit – bereits wieder beginnen, während der Nachdruck davon unabhängig im Werkzeug noch aufrechterhalten wird. Dosier- und Nachdruckphase können also zeitgleich ablaufen. Am Ende der Nachdruckphase kann das Werkzeug geöffnet und das Formteil ausgeworfen werden. Das Programmieren einer zusätzlichen Kühlzeit, die im herkömmlichen Verfahren das Dosieren ermöglicht, kann entfallen.

 

Bei Einsatz der IMHP-Technologie reduziert sich also die Zykluszeit um die gesamte Dosierzeit, wenn diese kürzer ist als die Nachdruckzeit, oder, im umgekehrten Fall, um die gesamte Nachdruckzeit. Der resultierende Zeit- und Produktivitätsgewinn steigt mit dem Dosiervolumen. Speziell bei großen Schussvolumen oder relativ kurzem Gesamtzyklus kann er bis zu 30 % erreichen.

 

DuPont hat den Einsatz der neuen Technologie sowohl für die Kalt- als auch für die Heißkanaltechnik bewertet. Beide Verfahren befinden sich zurzeit in der Weiterentwicklung, wobei die Verringerung des zusätzlich erforderlichen Bauraums ein wichtiger Punkt ist.

 

Die Vielzahl der von DuPont im European Technical Center in Meyrin, Schweiz, durchgeführten Spritzgießversuche erfolgte mit herkömmlichen, speziell modifizierten Werkzeugen. Getestet wurden die teilkristallinen Kunststoffe DuPont™ Delrin® Polyoximethylen (POM), DuPont™ Zytel® Polyamid (PA), DuPont™ Crastin® Polybutylenterephthalat (PBT) sowie das auf nachwachsenden Rohstoffen basierende DuPont™ Sorona® Polytrimethylenterephthalat (PTT). Die dabei mit der IMHP Technologie realisierten Zeiteinsparungen waren beachtlich und lagen durchweg im Bereich von 20 % bis 30%. Darüber hinaus konnte DuPont mit diesen Versuchen auch zeigen, dass hinsichtlich der Dimensionsstabilität und der mechanischen Eigenschaften keine signifikanten Unterscheide zwischen dem IMHP- und dem herkömmlichen Spritzgießverfahren bestehen.

 

Grundsätzlich beschränkt sich die Anwendung der IMHP-Technologie mit ihrem großen Zeit und Kosten sparenden Potenzial auf teilkristalline technische Kunststoffe, wie POM, PA oder PBT. Nur solche weisen zum Ende der Nachdruckzeit eine ausreichende Steifigkeit und eine mit dem Kristallisationsvorgang einhergehende Schwindung auf, die ein zuverlässiges Entformen aus dem Werkzeug ermöglichen.

 

Generell eignet sich die IMHP-Technologie besonders gut für das Spritzgießen bei großen Schussvolumen, wie bei dickwandigen oder großen Teilen sowie bei Teilen, die lange Kristallisationszeiten erfordern und deren Schussvolumen mehr als 50 % der Schneckenkapazität beansprucht.

 

DuPont wird mit Verarbeitern, Heißkanal- und Maschinenherstellern zusammenarbeiten, um die verfahrenstechnische Seite zu optimieren und dieser Zeit und Kosten sparenden Technologie den Weg in den Markt zu öffnen.