Der Schlüsselaspekt beim Hochglanzspritzgießen ist die Werkzeugtemperierung. Im Gegensatz zum allgemeinen Spritzgießen liegt der Hauptunterschied in der Steuerung der Formtemperatur und nicht in den Anforderungen an Spritzgießmaschinen. Das Formtemperaturregelsystem für Hochglanzspritzguss wird allgemein als Hochglanzformtemperaturregler bezeichnet. Dieses System arbeitet mit allgemeinen Spritzgießmaschinen zusammen, um die Vorgänge beim Füllen, Halten des Drucks, Kühlen sowie Öffnen und Schließen des Spritzgießvorgangs zu synchronisieren.
Die Schlüsseltechnologie des Temperaturkontrollsystems ist die Heizmethode der Formoberfläche, und die hochglänzende Formoberfläche erhält Wärme hauptsächlich auf folgende Weise:
1. Heizmethode basierend auf Wärmeleitung:Die Wärme wird mithilfe von Öl, Wasser, Dampf und elektrischen Heizelementen durch interne Rohre der Form an die Formoberfläche geleitet.
2. Heizmethode basierend auf Wärmestrahlung:Wärme wird durch direkte Strahlung von Sonnenenergie, Laserstrahlen, Elektronenstrahlen, Infrarotlicht, Flammen, Gas und anderen Formoberflächen gewonnen.
3. Erhitzen der Formoberfläche durch ein eigenes Wärmefeld: Dies kann durch Widerstand, elektromagnetische Induktionserwärmung usw. erreicht werden.
Derzeit umfassen praktische Heizsysteme eine Öltemperaturmaschine für die Hochtemperatur-Ölwärmeübertragung, eine Hochdruck-Wassertemperaturmaschine für die Hochtemperatur- und Hochdruck-Wasserwärmeübertragung, eine Dampfformtemperaturmaschine für die Dampfwärmeübertragung und eine elektrische Heizformtemperatur Maschine zur elektrischen Wärmeübertragung durch Wärmerohre sowie elektromagnetisches Induktionsheizsystem und Infrarotstrahlungsheizsystem.
(l) Öltemperaturmaschine zur Hochtemperatur-Ölwärmeübertragung
Die Form ist mit gleichmäßigen Heiz- oder Kühlkanälen ausgestattet, die durch ein Ölheizsystem erreicht werden. Das Ölheizsystem ermöglicht das Vorheizen der Form sowie das Kühlen während des Einspritzvorgangs mit einer maximalen Temperatur von 350 °C. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Öls führt jedoch zu einem geringen Wirkungsgrad und das erzeugte Öl und Gas kann die Qualität der Hochglanzformung beeinträchtigen. Trotz dieser Nachteile setzt das Unternehmen häufig Öltemperaturgeräte ein und verfügt über umfangreiche Erfahrung mit deren Einsatz.
(2) Hochdruck-Wassertemperaturmaschine für die Wärmeübertragung von Hochtemperatur- und Hochdruckwasser
Die Form ist im Inneren mit ausgewogenen Rohren ausgestattet und in verschiedenen Phasen werden unterschiedliche Wassertemperaturen verwendet. Während des Erhitzens wird Hochtemperatur- und superheißes Wasser verwendet, während beim Abkühlen Kühlwasser mit niedriger Temperatur verwendet wird, um die Temperatur der Formoberfläche einzustellen. Unter Druck stehendes Wasser kann die Temperatur schnell auf 140–180 °C erhöhen. Das GWS-System von Aode ist die erste Wahl für Hersteller von Hochtemperatur- und Hochdruck-Wassertemperaturregelsystemen, da es die Wiederverwertung von Warmwasser ermöglicht, was zu niedrigen Betriebskosten führt. Es ist derzeit das am weitesten verbreitete System auf dem heimischen Markt und gilt als beste Alternative zu Dampf.
(3) Dampfformtemperaturmaschine zur Dampfwärmeübertragung
Die Form ist mit ausgeglichenen Rohren ausgestattet, um die Einleitung von Dampf während des Erhitzens und die Umstellung auf Wasser mit niedriger Temperatur während des Abkühlens zu ermöglichen. Dieser Prozess trägt dazu bei, eine optimale Formoberflächentemperatur zu erreichen. Der Einsatz von Hochtemperatur- und Hochdruck-Dampfheizsystemen kann jedoch zu hohen Betriebskosten führen, da Kesselanlagen installiert und Rohrleitungen verlegt werden müssen. Da Dampf im Produktionsprozess nicht wiederverwendet werden kann, hat er im Vergleich zu Wasser außerdem eine längere relative Aufheizzeit. Um eine Formoberflächentemperatur von 150 °C zu erreichen, sind etwa 300 °C Dampf erforderlich.
(4) Elektrische Heizformtemperaturmaschine zur Wärmeübertragung von elektrischen Heizrohren
Widerstandsheizelemente wie elektrische Heizplatten, Rahmen und Ringe verwenden elektrische Heizrohre, wobei das elektrische Heizrohr am häufigsten verwendet wird. Es besteht aus einem Metallrohrmantel (typischerweise Edelstahl oder Kupfer) mit einem spiralförmigen elektrischen Heizlegierungsdraht (aus Nickel-Chrom- oder Eisen-Chrom-Legierung), der gleichmäßig entlang der Mittelachse des Rohrs verteilt ist. Der Hohlraum wird mit Magnesia gefüllt und verdichtet, das eine gute Isolierung und Wärmeleitfähigkeit aufweist, und die beiden Enden des Rohrs werden mit Kieselgel versiegelt. Elektrische Heizelemente werden zum Erhitzen von Luft, Feststoffen und verschiedenen Flüssigkeiten verwendet.
Derzeit ist das Heizsystem direkt in Formen installierter Elektroheizungen teuer und Patente für die Formengestaltung müssen bezahlt werden. Elektrische Heizrohre heizen sich jedoch schnell auf und der Temperaturbereich kann bis zu 350 °C geregelt werden. Mit diesem System kann die Formtemperatur in 15 Sekunden auf 300 °C erhitzt und dann in 15 Sekunden auf 20 °C abgekühlt werden. Dieses System ist für kleinere Produkte geeignet, aber aufgrund der höheren Temperatur des direkt erhitzenden Heizdrahtes verkürzt sich die relative Lebensdauer der Matrize.
(5) Hochfrequentes elektromagnetisches Induktionsheizsystem erhöht die Temperatur des Werkstücks nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion.
Durch den Skin-Effekt bilden sich auf der Oberfläche des Bauteils die stärksten WirbelströmeBearbeitung von Teilen, während sie im Inneren schwächer sind und im Kern gegen Null gehen. Infolgedessen kann diese Methode die Oberfläche des Werkstücks nur bis zu einer begrenzten Tiefe erhitzen, wodurch die Heizfläche klein und die Heizrate schnell ist – über 14 °C/s. Beispielsweise hat ein von der Chung Yuan University in Taiwan entwickeltes System eine Temperaturrate von über 20 °C/s erreicht. Sobald die Oberflächenerwärmung abgeschlossen ist, kann sie mit Geräten zur schnellen Niedertemperaturkühlung kombiniert werden, um eine schnelle Erwärmung und Abkühlung der Formoberfläche zu erreichen und so eine variable Steuerung der Formtemperatur zu ermöglichen.
(6) Infrarot-Strahlungsheizsystem Forscher entwickeln eine Methode, die Infrarotstrahlung nutzt, um den Hohlraum direkt zu erwärmen.
Die mit Infrarot verbundene Form der Wärmeübertragung ist die Strahlungswärmeübertragung. Diese Methode überträgt Energie durch elektromagnetische Wellen, benötigt kein Wärmeübertragungsmedium und verfügt über eine gewisse Durchdringungsfähigkeit. Im Vergleich zu anderen Methoden bietet es Vorteile wie Energieeinsparung, Sicherheit, einfache Ausrüstung und einfache Werbung. Aufgrund der schwachen Absorptionsfähigkeit der Flamme des hellen Metalls könnte die Aufheizgeschwindigkeit jedoch schneller sein.
(7) Gasempfangssystem
Durch die Injektion von Hochtemperaturgas in den Formhohlraum vor der Füllphase kann die Formoberflächentemperatur schnell und präzise auf etwa 200 °C erhöht werden. Dieser Hochtemperaturbereich nahe der Formoberfläche verhindert Kompatibilitätsprobleme aufgrund starker Temperaturunterschiede. Diese Technologie erfordert nur minimale Änderungen an vorhandenen Formen und hat niedrige Herstellungskosten, stellt jedoch hohe Anforderungen an die Abdichtung.
Allerdings gibt es noch einige Herausforderungen beim Temperaturkontrollsystem. Praktische Heizmethoden wie Dampf- und Hochtemperaturwassererwärmung sind begrenzt, und Hochglanzspritzguss erfordert ein separates Formtemperaturregelsystem, das in Verbindung mit der Spritzgießmaschine verwendet wird. Darüber hinaus sind die Ausrüstungs- und Betriebskosten hoch. Ziel ist die Entwicklung und Umsetzung einer wirtschaftlichen Großserienfertigung variabler Formtemperaturregelungstechnik ohne Beeinträchtigung des Formzyklus. Zukünftiger Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht insbesondere bei praktischen, kostengünstigen Schnellaufheizmethoden und integrierten Hochglanz-Spritzgussmaschinen.
Hochglanzspritzguss ist ein gängiges Verfahren von Spritzgussunternehmen, mit dem glänzende Produkte hergestellt werden. Durch die Erhöhung der Grenzflächentemperatur zwischen Schmelzflussfront und Kontaktpunkt der Formoberfläche können komplizierte Formteile problemlos nachgebildet werden. Durch die Kombination hochglänzender Oberflächenformen mit speziellen technischen Kunststoffen können hochglänzende Spritzgussprodukte in einem einzigen Schritt hergestellt werden. DasDrehprozesswird aufgrund des schnellen Aufheizens und Abkühlens, der variablen Formtemperatur, der dynamischen Formtemperatur und der Technologie zur abwechselnden Kalt- und Heißformtemperaturregelung auch als Rapid Thermal Cycle Injection Moulding (RHCM) bezeichnet. Es wird auch als sprühfreies Spritzgießen, schweißmarkierungsfreies Spritzgießen und spurenfreies Spritzgießen bezeichnet, da keine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Zu den Heizmethoden gehören Dampf, Elektro, Heißwasser, hohe Öltemperatur und Induktionsheizform-Temperaturregelungstechnologie. Formtemperierungsmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, z. B. als Dampf-, Heiß-, Elektro-, Wasser-, Öl- und elektromagnetische Induktionsformtemperierungsmaschinen.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.09.2024