Was ist Spritzguss? Funktionsweise und Verpackungsanwendungen

Beim Spritzgießen werden Kunststoffteile hergestellt, indem geschmolzenes Material in eine geschlossene Form gedrückt wird, es erstarrt und das geformte Teil entfernt wird. Die Form liefert die Geometrie; Die Maschine wiederholt den Zyklus. Dieser Artikel konzentriert sich auf das herkömmliche Thermoplast-Spritzgießen, bei dem Kunststoff zum Formen erhitzt und zum Entfernen abgekühlt wird.¹

Beim Verpacken wird das Verfahren für Verschlüsse und viele Kunststoffteile verwendet, die zu Pumpen und Sprühgeräten zusammengebaut werden. Eine fertige Lotionspumpe vereint mehrere Komponenten. Seine sichtbare Form bedeutet nicht, dass der gesamte Mechanismus aus einem Stück geformt wurde.

Wie gelangt Kunststoff in die Form?

Feste Kunststoffpellets fallen aus einem Trichter in den Lauf der Maschine. Eine rotierende Schnecke bewegt das Material vorwärts, während Zylinderheizungen und die Scherwirkung der Schnecke Wärme liefern. Das Material wird zu einer fließfähigen Schmelze und die Schnecke dosiert genug für den nächsten Schuss.¹

Beim Einspritzen bewegt sich die Schnecke entlang ihrer Achse vorwärts und fungiert als Stößel. Es drückt die Schmelze durch eine Düse und die Zufuhrkanäle der Form in den Teilformraum. Die Öffnung, durch die Kunststoff in diesen Raum gelangt, wird Tor genannt.²

Dabei handelt es sich um zwei unterschiedliche Schneckenbewegungen: Durch die Rotation wird das Material vorbereitet; Vorwärtsbewegung injiziert es. Pellets werden zu geschmolzenem Kunststoff, bevor sie in den Hohlraum gelangen, der das Bauteil formt.

Der komplette Spritzgießzyklus

Sobald ein Schuss fertig ist, läuft der Zyklus über das Schließen der Form, das Füllen, das Verpacken und Halten, das Abkühlen und die Teileentnahme ab. Diese Phasen beschreiben den Arbeitsablauf, obwohl sich einige Aktionen überschneiden.³

1. Form schließen und festklemmen

Die Formhälften werden zusammengefügt. Die Schließeinheit hält sie geschlossen, während die Maschine Kunststoff einspritzt.

Die Spannkraft hält das Werkzeug geschlossen. Der Einspritzdruck bewegt die Schmelze hinein.

2. Füllen Sie den Hohlraum

Die Schnecke bewegt sich weiter und treibt die vorbereitete Schmelze durch das Zufuhrsystem. Kunststoff nimmt den Raum ein, der die Wände der Komponente und andere geformte Elemente definiert.

Durch das Füllen wird die Form festgelegt, das Teil muss jedoch vor dem Entfernen noch gepackt und ausreichend gekühlt werden.

3. Packen und festhalten

Wenn Kunststoff abkühlt, verändert sich sein Volumen. Durch den Haltedruck kann zusätzliche Schmelze eindringen, während der Anguss geöffnet bleibt, und so die Kontraktion kompensieren.

Wenn das Tor einfriert, verschließt es den Weg zum Teil. Eine Verlängerung der Haltezeit über den effektiven Angussschluss hinaus führt nicht dazu, dass der Kavität ständig Material hinzugefügt wird.⁴

4. Abkühlen lassen, bis das Teil entfernt werden kann

Die Wärme beginnt beim Füllen aus der Schmelze zu entweichen und setzt sich durch das Verpacken fort. Die separat genannte Abkühlphase ist die zusätzliche Zeit, die benötigt wird, bevor sich die Form öffnet; Die Abkühlung beginnt nicht plötzlich, nachdem die Haltezeit beendet ist.

Während dieser Zeit kann die Maschine den nächsten Schuss vorbereiten. Die benötigte Zeit hängt vom Teil und seinen Bearbeitungsbedingungen ab.⁴

5. Öffnen Sie die Form und werfen Sie das Teil aus

Die Form öffnet sich, wenn das Bauteil ausreichend steif ist. Ein Auswurfmechanismus gibt es frei, woraufhin sich das Werkzeug für den nächsten Zyklus schließt.

Auswerferstifte sind eine Methode zur Teileentfernung. Die Auswurfanordnung muss zur Geometrie des Bauteils passen.³

Was passiert im Inneren einer Spritzgussform?

Eine einfache offene Kappe hilft, die Beziehung zwischen dem Werkzeug und dem Kunststoff zu erklären. Ein äußerer Hohlraum definiert die Außenfläche der Kappe. Ein Metallkern nimmt den Raum ein, der im Inneren offen bleiben muss. Schmelze füllt die Lücke zwischen ihnen und bildet die Kappenwand.

Das bedeutet, dass eine dickere Kunststoffwand einen größeren Spalt zwischen den relevanten Werkzeugoberflächen erfordert. Kunststoff kann einen bereits vom Kern eingenommenen Raum nicht ausfüllen. Beim Spritzgießen können daher sowohl Teile mit offenem Innenleben als auch Teile mit einem soliden Erscheinungsbild hergestellt werden.

Druck und Temperatur beeinflussen dann, ob diese Form erfolgreich reproduziert werden kann. Das Tor dient als Zugangsweg beim Befüllen und Verpacken. Das umgebende Werkzeug leitet die Wärme ab und Kühlkanäle helfen bei der Kontrolle der Wärmeübertragung. Nach ausreichender Abkühlung trennt das Werkzeug das Bauteil und gibt es frei. Das Formendesign koordiniert die Zuführung, Wärmeabfuhr und den Auswurf.⁴

Bei einem Verpackungsteil verbindet dies Fertigung mit Funktion. Die Außenseite darf für den Kunden sichtbar sein, während die Innenseite zu einem anderen Bauteil passen muss. Bei der Konstruktion des Werkzeugs müssen beide Oberflächen berücksichtigt werden.

Welche Materialien werden verwendet?

Viele Thermoplaste können spritzgegossen werden. Polypropylen oder PP ist eines der häufigsten Materialien, die von der British Plastics Federation identifiziert werden.¹

Viele Accessoires im FAMER-Sortiment bestehen aus PP. Eine Pumpe ist jedoch eine Baugruppe: Aktuator, Gehäuse, Dichtungen, Tauchrohr und andere Teile können unterschiedliche Materialspezifikationen haben. Die Aussage, dass es sich bei einem Produkt „hauptsächlich um PP“ handelt, sollte nicht als vollständige Stückliste interpretiert werden.

Die Materialauswahl muss sich auch an der Aufgabe des Teils orientieren. An ein bewegliches oder abdichtendes Bauteil werden andere Anforderungen gestellt als an eine dekorative Außenhülle. Käufer sollten sich über das Material des betreffenden Teils informieren, insbesondere dort, wo es mit der Formel in Kontakt kommt oder mit einer anderen Oberfläche zusammenpasst.

Holzmaserung und Metallic-Oberflächen beschreiben das Erscheinungsbild. Sie legen das Material unter der Oberfläche nicht selbst fest.

Verpackungsanwendungen: Pumpen, Sprühgeräte und Verschlüsse

Das Zubehörsortiment von FAMER umfasst Lotionspumpen mit Holzmaserung, Sprühpistolen, Schaumpumpen und Kappen. Diese Beispiele helfen dabei, die fertige Baugruppe von den einzelnen Teilen zu unterscheiden, die im Fertigungsprozess entstehen.

Im Lotionspumpenbau werden Spritzgussteile verwendet. Beispielsweise beschreibt ein veröffentlichtes Patent für eine Lotionspumpe eine Baugruppe mit Düsenkopf, Kolben, Behälterdeckel, Gehäuse und Feder und erörtert die spritzgegossenen Teile. Es veranschaulicht ein Design und nicht eine Spezifikation für jede Lotionspumpe.⁵

Lotionspumpen und Holzmaserungsoberflächen

Bei einer Lotionspumpe ist der Aktuator der Teil, der vom Finger des Benutzers gedrückt wird. Darunter verbindet der Verschluss die Baugruppe mit der Flasche. Bei einem spritzgegossenen Aktuator definiert das Werkzeug das Außenprofil und die inneren Merkmale dieses einzelnen Teils; Die anderen Dosierkomponenten werden mit ihm zusammengebaut.

Das Exemplar mit Holzmaserung verfügt über einen breiten Aktuator über einem abgerundeten Kragen. Die Oberflächenbeschaffenheit des Kragens ist eine vom darunter liegenden Material und Aufbau getrennte Spezifikation.

Für Käufer zum VergleichLotionspumpenverpackung, bestätigen Sie die sichtbare Oberfläche zusammen mit den Komponentenmaterialien und der passenden Flasche.

Sprühgeräte und Schaumpumpen

Das mitgelieferte Sprühbeispiel ist ein Sprühgerät mit Hebel: Unter der Düse befindet sich ein Hebel, der mit den Fingern des Benutzers betätigt wird. Sie ist von einer kleinen, fingerbetätigten Feinnebelpumpe zu unterscheiden.

Das Beispiel einer Schaumpumpe hat einen breiteren Abgabekopf und eine andere Baugruppe. Beim Spritzgießen entstehen individuelle Kunststoffformen; Der zusammengebaute Abgabemechanismus übernimmt die Pumpfunktion. Ein geformter Aktuator allein ist keine funktionierende Pumpe.

Bei der Auswahl von aSprühflascheoderSchaumpumpenpaket, genehmigen Sie die zusammengestellte Kombination inklusive Flaschenanschluss und Zapfverhalten.

Kappen und dekorative Abdeckungen

Kappen und Verschlüsse sind etablierte Spritzgussanwendungen.¹

Die mitgelieferte silberfarbene Kappe hat einen transparenten Außenrand und eine reflektierende Innenoptik. Die Komponentenzeichnung sollte zeigen, wie diese Schichten aufgebaut sind und welche Teile geformt werden.

Lotionspumpe mit Holzmaserung, Sprühgerät, Schaumpumpe und Kappe. Die zusammengebauten Produkte können separat gefertigte Teile mit unterschiedlichen Materialspezifikationen enthalten.

Spritzgießen vs. Blasformen

Beim Spritzgießen wird ein geformter Raum innerhalb eines Werkzeugs ausgefüllt. Beim Blasformen wird eine erhitzte Kunststoffform mithilfe von Luftdruck gegen die Wände einer Form ausgedehnt.

Beim Extrusionsblasformen ist die Ausgangsform ein hohler Schlauch, der Vorformling genannt wird. Die Form schließt sich um ihn herum, Luft bläst ihn auf und der Behälter kühlt ab, bevor er freigegeben wird.⁶

Ein Paket kann beide Routen kombinieren. Der Flaschenkörper kann blasgeformt werden, während separat hergestellte Kunststoffkomponenten zur Pumpe oder zum Verschluss zusammengefügt werden.

Auch zwischen den Prozessen besteht ein direkter Zusammenhang: Beim Spritzstreckblasen beginnt man mit einem spritzgegossenen Vorformling, der anschließend gestreckt und in einen Behälter aufgeblasen wird.⁷

Zu den Schritten zur Flaschenbildung sieheWie durch Blasformen Plastikflaschen hergestellt werden.

Was sollten Käufer vor der Auswahl einer Komponente bestätigen?

Eine vorhandene Pumpe oder Kappe erfüllt möglicherweise bereits die Projektanforderungen. Wenn eine benutzerdefinierte Form erforderlich ist, überprüfen Sie die Zeichnung und die geplante Baugruppe, bevor Sie sich für die Werkzeugausstattung entscheiden.

Konzentrieren Sie sich bei einer Pumpe auf das Gesamtpaket: Flaschenanschluss, beabsichtigte Formel, Dosieranforderungen und sichtbare Oberfläche. Identifizieren Sie, welche Teile ein bestimmtes Material benötigen und was bei der Musterfreigabe bewertet wird.

Wenn kundenspezifische Werkzeuge vorgeschlagen werden, erfragen Sie den Formpreis separat vom Komponentenpreis. Klären Sie, welche Muster, Designänderungen und Inspektionsaufzeichnungen das Angebot umfasst.

Um eine Pumpe, ein Sprühgerät oder einen Verschluss mit FAMER zu besprechen, teilen Sie ein Referenzbild oder Muster, die beabsichtigte Formel, die passende Flasche und die erwartete Bestellmenge mit. Diese Details helfen dabei, die verfügbaren Optionen einzugrenzen.

Häufig gestellte Fragen

Wird ein kompletter Pumpenkopf in einem Spritzgussvorgang hergestellt?

Eine Pumpe enthält üblicherweise separat gefertigte Teile, die zu einem Abgabemechanismus zusammengebaut werden. Aktuator, Verschluss, Gehäuse und andere Komponenten sollten einzeln betrachtet werden. Ein Spritzgussteil kann zwar mehrere Merkmale in sich vereinen, dies bedeutet jedoch nicht, dass es sich bei der gesamten Pumpe um ein einziges Formteil handelt.⁵

Ist Spritzguss für kleine Aufträge geeignet?

Die Werkzeugkosten wirken sich auf die Wirtschaftlichkeit aus. Ein vorhandenes Bauteil, das mit einer vorhandenen Form hergestellt wurde, kann eine andere Kaufentscheidung darstellen als ein neues kundenspezifisches Design. Fragen Sie nach projektspezifischen Mengen und Preisen, anstatt davon auszugehen, dass für alle Spritzgussprodukte eine Mindestbestellmenge gilt.

Ist der Kunststoff in der Form geschmolzen?

Die Pellets schmelzen vor dem Einspritzen im Maschinenzylinder. Fasserhitzer und die rotierende Schnecke helfen dabei, sie in ein fließfähiges Material zu verwandeln. Die Form nimmt dann diese Schmelze auf und leitet die Wärme ab, sodass das Teil steif genug für die Freigabe wird. ¹

Können durch Spritzgießen Teile mit einem Innenraum hergestellt werden?

Eine Kappe kann einen offenen Innenraum haben, da ein Metallkern diesen Raum während des Formens einnimmt. Kunststoff bildet die Wand um ihn herum. Dies unterscheidet sich davon, eine hohle Ausgangsform nach außen zu blasen, um einen Flaschenkörper herzustellen. ⁴

Wie lange dauert ein Spritzgusszyklus?

Es gibt keine einheitliche Zykluszeit für jedes Teil. Materialeigenschaften, Wandstärke, das Zuführsystem und die Formkühlung beeinflussen die Zeit bis zur Freigabe. Auch das Öffnen, Auswerfen und Schließen braucht Zeit. Eine Zyklusschätzung sollte sich daher auf ein bestimmtes Teil und Werkzeug beziehen. ⁴

Werden Pumpentauchrohre auch im Spritzgussverfahren hergestellt?

Tauchrohre können durch Extrusion hergestellt werden, wodurch ein durchgehendes Hohlprofil entsteht, das auf Länge geschnitten wird. Die British Plastics Federation listet Tauchrohre in Sprühflaschen als Extrusionsanwendung auf. Bestätigen Sie den Prozess und das Material für den ausgewählten Schlauch, anstatt jedes Teil einer Pumpenbaugruppe als spritzgegossen zu behandeln. ⁸

Referenzen

1. British Plastics Federation: Spritzguss. Zuführsystem, Schneckenheizung, gängige Materialien und Verschlussanwendungen.

2. Die Offene Universität: Kunststoffguss. Pelletzuführung und Schneckeneinspritzung.

3. MIT OpenCourseWare: Spritzgießen I. Zyklusphasen, Spannen und Teileentnahme.

4. Ferreira et al.: Multidisziplinäre Optimierung von Spritzgießsystemen. Packen, Torstopp, überlappende Vorgänge und Werkzeug-Subsysteme.

5. US-Patent US8573448B2: Lotionspumpe. Eine dokumentierte Pumpenbaugruppe und ihre Spritzgussteile; keine FAMER-Produktspezifikation.

6. British Plastics Federation: Extrusionsblasformen. Pfarrgemeindebildung und Inflation.

7. British Plastics Federation: Spritzstreckblasformen. Spritzgegossene Vorformlinge mit anschließendem Strecken und Blasen.

8. British Plastics Federation: Extrusionsprofile und -platten. Kontinuierliche Extrusion, Ablängen und Tauchrohranwendungen für Sprühflaschen.