Was sind Kompressionsverhältnisse und warum sind sie wichtig?

Das Spritzgussverfahren ist ein hochkomplexer Herstellungsprozess. Es ist jedoch auch eine sehr produktive und präzise Lösung für Hersteller, die über das Fachwissen und die Erfahrung verfügen, um es richtig einzusetzen.

Obwohl das Spritzgussverfahren in jedem Produktionszyklus tausende von hochpräzisen Kunststoffkomponenten erzeugen kann, gibt es viele Parameter, die berücksichtigt werden müssen, um diese konsistente Leistung zu gewährleisten. Einer dieser Parameter ist das Kompressionsverhältnis.

In diesem Artikel wird erklärt, welche Kompressionsverhältnisse es gibt, wie sie sich auf die Genauigkeit und Qualität Ihrer Kunststoffkomponenten auswirken können, und wie Sie überprüfen können, ob Ihr Hersteller über das Fachwissen verfügt, um die Kompressionsverhältnisse richtig zu wählen.

Was sind die Kompressionsverhältnisse im Spritzgussverfahren?

Bevor wir über Kompressionsverhältnisse sprechen, ist es wichtig, grundlegende Dinge über das Spritzgussverfahren und dessen Funktionsweise zu kennen. Einfach ausgedrückt wird beim Spritzgussverfahren geschmolzenes Harz oder Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Form gespritzt, um einzelne oder mehrere Teile zu erzeugen.

Das Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in die Form erfolgt über eine Schnecke. Diese Schnecke ist ein großes Teil der Spritzgussmaschine und fördert den Kunststoff bei hoher Geschwindigkeit und hohem Druck aus dem Einfülltrichter (wo er geschmolzen wird) durch den Zylinder und in das Formwerkzeug.

Die Kompressionsverhältnisse beziehen sich direkt auf die Schnecke in Spritzgussmaschinen. Um dieses Verhältnis zu berechnen, wird die Länge (oder der Gewindegang) der Schnecke typischerweise in drei Abschnitte unterteilt: Einzugszone, Kompressionszone und Ausstoßzone. Es gibt jedoch unterschiedliche Schneckendesigns, die von Spritzgussmaschinenherstellern je nach Art der verwendeten Thermoplastik und dem geformten Produkt eingesetzt werden.

Um das Kompressionsverhältnis zu berechnen, ist es wichtig, die Kanaltiefe zu verstehen. Die Kanaltiefe ist das Kunststoffvolumen, das zwischen den Drehungen an der Schnecke gehalten wird. Die Länge zwischen den Drehungen (bekannt als der Kerndurchmesser) ändert sich in jedem Abschnitt der Schnecke, was bedeutet, dass sich auch das Volumen des Kunststoffs ändert.

Das Verhältnis der Kanaltiefe der Einzugszone zur Kanaltiefe der Ausstoßzone ist das sogenannte „Kompressionsverhältnis“.

Warum ist es wichtig, die Kompressionsverhältnisse zu verstehen?

Unterschiedliche Schnecken in verschiedenen Maschinen haben unterschiedliche Kompressionsverhältnisse. Hersteller müssen das Kompressionsverhältnis Ihrer gewählten Schnecke kennen, da dies die Wärmemenge und den Druck beeinflusst, der während des Spritzgussverfahrens auf den Kunststoff wirkt.

Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Schnecken (und mit zwei unterschiedlichen Kompressionsverhältnissen) reagiert das Material auf zwei unterschiedliche Arten. Bestimmte Kunststoffe können unter bestimmten Kompressionsverhältnissen fehlerhaft werden, wenn zu viel Reibung, Druck und Hitze auf den Kunststoff einwirken.

Welche Parameter müssen eingestellt werden, wenn sich das Kompressionsverhältnis ändert?

Je höher das Verdichtungsverhältnis, desto höher ist

• die Scherwärme, die an den Kunststoff weitergegeben wird,
• die gleichmäßige Wärmeverteilung des geschmolzenen Kunststoffs,
• das Potenzial, in einigen Kunststoffen Belastungen zu erzeugen,
• der Energieverbrauch.

Das bedeutet, dass, wenn sich das Kompressionsverhältnis ändert, die Wärme und der Druck, die auf den Kunststoff einwirken, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Schnecke dreht, angepasst werden müssen, um sicherzustellen, dass der Kunststoff sich in einem optimalen Einspritzzustand befindet.

Wenn einer dieser Parameter nicht stimmt, kann dies am Ende zu Fehlern führen. Wenn zum Beispiel das Kompressionsverhältnis, Einspritzgeschwindigkeit, Druck oder Kunststofftemperatur zu hoch sind, wird der Kunststoff verbrannt oder zu weich und die Fertigteile verformen sich.

Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser (l/d) ist ebenfalls ein wichtiges Verhältnis, das berücksichtigt werden muss. Dies ist das Verhältnis der Gewindeganglänge der Schnecke geteilt durch das Nennmaß ihres Außendurchmessers. Obwohl mehrere Spritzgussmaschinenhersteller mittlerweile verschiedene Einspritzeinheiten bieten, verwenden die meisten Spritzgussschnecken ein Verhältnis von 20:1 l/d.

Ebenfalls von entscheidender Bedeutung ist ein korrektes l/d-Verhältnis, um eine hohe Qualität der Kunststoffkomponenten zu gewährleisten. Je größer das Verhältnis und die Gewindeganglänge, desto

• mehr Scherwärme kann gleichmäßig im Kunststoff erzeugt werden, ohne dass er sich zersetzt,
• größer die Mischmöglichkeiten, was zu einer besseren Homogenität der Kunststoffschmelze führt,
• höher die Verweilzeit des Kunststoffs im Zylinder, was schnellere Zyklen größerer Einspritzmengen ermöglicht.

Jeder erfahrene Spritzgussmaschinenhersteller sollte über umfassende Kenntnisse sowohl über diese Verhältnisse als auch darüber verfügen, wie sie sich auf das Schneckendesign und die Materialauswahl auswirken.

Formpressen im Vergleich zum Spritzgussverfahren: Was ist der Unterschied?

Manchmal werden die Kompressionsverhältnisse im Spritzgussverfahren und in einem anderen Verfahren, dem sogenannten Formpressverfahren, verwechselt. Obwohl das Spritzgussverfahren weitverbreitet ist, wird das Formpressverfahren nach wie vor für spezifische Komponenten wie Kunststoffdichtungen, Dichtringe und Tüllen verwendet.

Ähnlich wie beim Spritzgussverfahren wird für das Formpressverfahren ein präzises Metallformwerkzeug benötigt, in dem der Kunststoff geschmolzen und geformt wird. Statt jedoch den geschmolzenen Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit in das Formwerkzeug einzuspritzen, wird er in die Form gegeben und dann mit Luft komprimiert. Durch diese Kompression wird das Formwerkzeug ausgefüllt und das Teil nimmt, während es abkühlt, die endgültige Form an.

Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Formpressverfahren und Spritzgussverfahren?

Die wichtigsten Unterschiede zwischen den Spritzguss- und Formpressverfahren sind:

• Beim Formpressen wird Kunststoff nicht mit einer Schnecke in das Formwerkzeug eingespritzt, sondern die Teile werden mit Luft komprimiert und geformt.
• Formgepresste Produkte sind in der Regel grober und weniger komplex als Spritzgusskomponenten. Diese Produkte sind in der Regel auch größer.
• Die Produktionszeit von Spritzgussteilen ist deutlich kürzer. Häufig müssen formgepresste Teile nachbearbeitet werden, zum Beispiel muss überschüssiger Kunststoff abgeschnitten werden. Dies bedeutet, dass die Arbeitszeit für formgepresste Teile höher ist.
• Spritzgussteile können dank enger Parameterkontrolle und kürzeren Produktionszyklen in höherer Qualität und in größeren Mengen hergestellt werden.

Es gibt jedoch auch einige wichtige Ähnlichkeiten zwischen den beiden Verfahren, einschließlich der Tatsache, dass Teile zu niedrigen Kosten hergestellt werden können. Teile können auch in verschiedenen Farben mit einer Reihe von ästhetischen Eigenschaften hergestellt werden, was aber von der Art der verwendeten Kunststoffe abhängt.

Was sollten Sie Ihren Hersteller zu Kompressionsverhältnissen fragen?

Das Verstehen der Kompressionsverhältnisse ist ein gutes Erkennungsmerkmal dafür, dass ein Hersteller Fachkenntnisse über das Produktionsverfahren besitzt. Es ist auch entscheidend, um die Endqualität Ihrer Komponenten sicherzustellen. Um mehr über die Kompressionsverhältnisse eines Herstellers zu erfahren, sollten die folgenden Fragen gestellt werden:

• Welche Kompressionsverhältnisse verwenden Sie bei Ihren Spritzgussmaschinen?
• Wie passen Sie andere Parameter an, damit Sie verschiedene Kunststoffe bei Ihren verfügbaren Kompressionsverhältnissen effektiv formen können?
• Wie stellen Sie sicher, dass Ihre Kompressionsverhältnisse sich nicht negativ auf die Endqualität Ihrer Produkte auswirken?

Die Antworten auf diese Fragen werden helfen, das Niveau der Verfahrenskenntnisse eines Herstellers zu klären und sicherzustellen, dass er die erforderlichen Qualitätsstandards für die Komponenten erfüllen kann.

Essentra Components ist dabei, seine Spritzgussmaschinen auf effizientere, elektrische Modelle aufzurüsten. Dies gibt uns eine größere Kontrolle über unsere Kompressionsverhältnisse, um hochwertige Spritzgussteile für Kunden zu produzieren.

Unser Unternehmen verfügt über mehr als 65 Jahre Erfahrung und Fachkenntnisse im Spritzgussverfahren und hat Erfahrung darin, die verschiedenen Steuerungen und Parameter mit den Kompressionsverhältnissen verschiedener Maschinen in Einklang zu bringen. Unser Fachwissen und unsere Qualitätskontrollen in der Fertigung bedeuten, dass Kunden – egal ob sie 1 Teil oder 1 Million Teile brauchen – sich auf den hohen Standard unserer Komponenten verlassen können.