Spritzgießen Oberflächenbehandlungen

Einführung

Spritzgießen ist ein effektives Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen. Es bietet den Vorteil, dass es von Natur aus hochwertige, oberflächenveredelte Teile produziert. Bei spritzgegossenen Teilen, die zur Herstellung von Innenkomponenten verwendet werden, scheint die Oberflächengüte daher nicht entscheidend zu sein.

Bei einigen Produkten geht es jedoch nicht nur um Ästhetik. Sie kann die Leistung eines Teils, seine Langlebigkeit, die damit verbundenen Kosten und vieles mehr beeinflussen. Aus diesem Grund können Unternehmen strenge Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit stellen.

Dieser ausführliche Leitfaden hilft Ihnen, Oberflächenveredelungen zu verstehen und eine fundierte Entscheidung zu treffen. Dies wird den Erfolg Ihres Produkts beeinflussen und Ihnen zu besseren Ergebnissen verhelfen.

Verständnis der Oberflächenbeschaffenheit beim Spritzgießen

Beim Spritzgießen bezieht sich die Oberflächengüte auf die endgültige Textur und Glätte der Oberfläche eines Teils. Sie kann sehr unterschiedlich sein, je nach:

• das Design des Teils
• Formmaterial
• bestimmte Spritzgießparameter

Das bedeutet, dass sie nicht nur ein nachträglicher Einfall ist, sondern in die Spritzgussform selbst eingebaut ist.

Wenn die Hersteller die Oberflächenbeschaffenheit des Teils verbessern wollen, müssen die Konstrukteure und Produktingenieure die Oberflächenbeschaffenheit des Formhohlraums verbessern. Zur Erzielung der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Dazu gehören Schleifen, Präzisionspolieren und eine spezielle Texturierung.

Die Oberflächenbeschaffenheit reicht von poliert bis mattiert und strukturiert. Unterschiedliche Teile erfordern unterschiedliche Oberflächenbehandlungen. So kann ein Teil beispielsweise eine hochglanzpolierte Oberfläche benötigen. Dadurch entsteht eine reflektierende Oberfläche, wie bei einer optischen Linse.

Zusätzliche Anforderungen an die Oberflächenbehandlung können jedoch die Kosten erhöhen. Darüber hinaus können sie sich auf verschiedene Weise auswirken, unter anderem:

• Herstellungsparameter. Dazu gehören der Materialfluss im gesamten Formhohlraum, die Zykluszeit, der Auswurf und verwandte Faktoren.
• Ästhetischer Reiz
• Funktionalität und Ergonomie, wie z. B. die Griffigkeit und Haptik des Produkts
• Nachbearbeitungsprozesse
• Sie bergen Risiken und Herausforderungen bei der Herstellung, einschließlich Defekte und Auswurfprobleme.

Die wichtigsten Ausführungsstandards

SPI (Society of Plastics Industry) Normen für Oberflächengüte

SPI-Oberflächen sind wichtige Industrienormen für spritzgegossene Teile. Sie werden von der PIA (Plastic Industry Association), früher bekannt als SPI (Society of Plastics Industry), definiert. Einfach ausgedrückt handelt es sich um gängige, verständliche Begriffe. Sie erleichtern es auch technisch nicht versierten Personen, die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit zu spezifizieren.

Nach Angaben der SPI gibt es 12 Normen für das Spritzgießen. Jede ist mit einer alphanumerischen Kennung versehen. Alle diese spezifischen Identitäten haben zugehörige typische Durchschnittswerte für die Oberflächenrauheit (RA) und eine Endbearbeitungsmethode. Diese sind in 4 Hauptklassen eingeteilt, die im Detail besprochen werden. Diese reichen von glänzenden bis zu strukturierten Oberflächen.

• Klasse A - Glänzend (A-1, A-2, A-3)

Der SPI-Grad A, einschließlich der Oberflächenbeschaffenheiten A-1, A-2 und A-3, scheint stark reflektierend zu sein. Nicht alle Kunststoffe können einen so hohen Glanzgrad erreichen. Kunststoffe wie Polycarbonat (PC) und Acrylglas sind am besten für glänzende Oberflächen geeignet. Bei Thermoplastischem Polyurethan (TPU) sind solche Oberflächen fast unmöglich. Aufgrund ihrer hohen Abriebfestigkeit ist das Diamantschwabbeln bei ihnen unwirksam. Die hier angewandte Methode ist das Diamantschwabbeln, bei dem eine Diamantpaste mit sehr feiner Körnung verwendet wird. Dies führt zu glänzenden und dennoch glatten Oberflächen. Meistens werden diese Oberflächen auf Teilen wie Klarsichthüllen, optischen Linsen und medizinischen Teilen verwendet.

• Klasse B - halbglänzend (B-1, B-2, B-3)

Die SPI-Klasse B, zu der die Oberflächenveredelungen B-1, B-2 und B-3 gehören, ist weniger glänzend als die Klasse A. Das bedeutet, dass sie dort eingesetzt werden kann, wo ein mittlerer Glanz erforderlich ist. Das Verfahren zum Auftragen dieser Oberflächen ist das Feinschleifen, das Bearbeitungsspuren wirksam verdeckt. Hier werden in der Regel die Körnungen 600, 400 und 320 verwendet. Die Körnungsnummer gibt die Kontrolle der Oberflächengüte an. Die meisten Kunststoffe lassen sich gut mit einer halbglänzenden Oberfläche bearbeiten. Anwendbar für Konsumgüter und mittelglänzende Teile.

• Klasse C - Matt (C-1, C-2, C-3)

SPI Grade C, einschließlich der Oberflächenausführungen C-1, C-2 und C-3, erscheinen nicht glänzend; sie sind matt. Trotz des matten Aussehens der Teile verbergen sie Bearbeitungsspuren. Sie werden mit Schleifsteinen für Teile aufgetragen, die eine hochwertige, gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit erfordern. Dazu gehören Tastaturen, Laptop-Rahmen und andere Strukturteile.

• Klasse D - strukturiert (D-1, D-2, D-3)

SPI Grade D, einschließlich der Oberflächenausführungen D-1, D-2 und D-3, erscheint rau und strukturiert. Der Zweck ist, eine Reibungsoberfläche zu schaffen, die sich am besten für mechanische Anwendungen eignet. Sie werden durch Sandstrahlen erzeugt, bei dem Strahlmittel unter Druck auf die Oberfläche gestrahlt wird, wodurch ungerichtete Muster auf der Oberfläche entstehen, die zu rauen Oberflächen führen.

VDI/ Mold-Tech Texturierte Oberflächen

Zwei weitere Normen für die Oberflächenbehandlung sind VDI 3400 und Mold Tech. Lassen Sie uns diese im Detail besprechen:
VDI 3400: Es handelt sich um eine internationale Formtextur-Norm des VDI (Verein Deutscher Ingenieure), die von der Gesellschaft Deutscher Ingenieure vorgelegt wurde. Sie bezieht sich auf die Textur/Rauheit der Oberfläche beim Einsatz von EDM (Electrical Discharge Machining) beim Spritzgießen. Sie wird mit verschiedenen Techniken angewendet, die zu fein- bis grobkörnig strukturierten Oberflächen führen. Die numerischen Werte entsprechen der Oberflächenrauheit (Ra). VDI 12 zum Beispiel steht für eine glattere Formtextur und entspricht SPI C-1.

Mold Tech: Es handelt sich auch um einen Standard für die Oberflächenbeschaffenheit von Formen, der feine bis grobe matte Oberflächen ergibt. Diese werden durch den MT-Code dargestellt - eine 5-stellige Seriennummer. Texturen können geometrische/dekorative Muster enthalten (z. B. Sand, Holz, Karos). Die Mold-Tech-Oberflächen sind in Kategorien von A bis D eingeteilt, wobei jeder Kategorie eine Texturtiefe und ein empfohlener Entwurf zugeordnet sind.

Wenn keine Oberfläche angegeben ist, werden viele Formteile mit einer SPI B-2-Oberfläche hergestellt. Dadurch lässt sich das Teil leichter lösen. Außerdem werden dadurch sichtbare Werkzeugabdrücke reduziert.

Ein Lack muss nicht das ganze Teil bedecken. Sie können sie nur dort auftragen, wo das Aussehen wichtig ist. Zum Beispiel kann die Außenseite eines undurchsichtigen Teils mit einer benutzerdefinierten kosmetischen Oberfläche versehen werden. Die Innenfläche kann mit der Standardoberfläche versehen werden. Ein Formhohlraum kann mehr als eine Oberfläche verwenden. Verschiedene Flächen können poliert, strukturiert oder standardmäßig belassen werden. Dies wird durchgeführt, wenn das Design es erfordert. Klare Teile werden anders behandelt. Sie werden oft auf beiden Seiten poliert. Dies verbessert die Klarheit und verringert die Trübung.

Faktoren, die das zu erreichende Ziel beeinflussen

Auswahl der Materialien: Da verschiedene Polymere unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften besitzen, verhalten sie sich in der Regel auch unterschiedlich. Hochglanzpolierte Oberflächen zeigen Unebenheiten und sichtbare Flecken. Gleichzeitig verbergen matte und stumpfe Oberflächen diese perfekt. Es ist also immer wichtig, den Materialtyp mit Bedacht zu wählen.

Amorphe Harze sind beispielsweise in der Lage, gleichmäßigere Kosmetika herzustellen und können glänzende Oberflächen perfekt tragen. Andererseits reagieren teilkristalline Polymere empfindlich auf Abkühlung und Schrumpfung. Dies führt zu einer geringeren optischen Gleichmäßigkeit, wenn sie auf Hochglanz poliert werden.

Verarbeitungsparameter: Beim Spritzgießen kommen verschiedene Parameter ins Spiel, die die Oberflächengüte beeinflussen können. Zu den wichtigsten gehören Fließgeschwindigkeit, Temperatur und Druck. Eine schnellere Einspritzgeschwindigkeit in Verbindung mit hohen Temperaturen kann zu hochpolierten Oberflächen führen. Die fließbedingte Faserorientierung wird bei schneller Befüllung minimiert. Dadurch können Bindenähte reduziert werden, was sie sichtbarer macht und zu einer höheren Oberflächengüte führt. Gleichzeitig führt ein langsames Füllen immer zu schlechten Ergebnissen.

Methode und Zustand der Werkzeuge: Das Formwerkzeug selbst ist die "Master-Oberfläche". Es kommt also sehr darauf an, wie das Werkzeug hergestellt wird, und zwar mit verschiedenen Fertigungstechniken (maschinelle Bearbeitung, Funkenerosion, Polierverfahren, Strahlen/Ätzen/Lasertexturierung). Darüber hinaus hat der Zustand der Werkzeuge einen großen Einfluss auf die Oberflächengüte. Die besten Ergebnisse lassen sich mit Werkzeugen aus Metall wie Aluminium und gehärtetem Stahl erzielen.

Schlussfolgerung

Abschließend lässt sich sagen, dass die Oberflächenbeschaffenheit zweifellos mehr als nur der Ästhetik dienen kann. Sie ist ein kritischer Teil des spritzgegossenen Bauteils und kann sich auf den Endverbraucher auswirken. Es gibt zwar eine breite Palette von Oberflächenbehandlungsoptionen, aber die Entscheidung darüber hängt von dem zu entwerfenden Teil ab. Da diese Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit bereits in der Konstruktionsphase des Spritzgießwerkzeugs berücksichtigt werden, sollten sie frühzeitig und klar definiert werden. Dazu gehören die erforderlichen Standard-, Güte- und kosmetischen Zonen. So kann das Werkzeug korrekt gebaut, texturiert und poliert werden, ohne dass später kostspielige Nacharbeiten anfallen.