Dosieren / Plastifizierphase

Staudruck (Back Pressure) ist der hydraulische Druck, der während des Plastifizierens auf die rotierende Schnecke wirkt und ihr Zurückgehen bewusst bremst. Seine Aufgabe ist es, die Homogenität der Schmelze zu verbessern, Pigmente und Additive zu dispergieren und eingeschlossene Luft auszutragen. ## Warum erforderlich Ohne Staudruck zieht sich die Schnecke so schnell zurück, wie sie kann, und die Schmelze tritt mit Blasen, Farbschlieren oder schwankender Viskosität von Schuss zu Schuss aus. Ein angemessener Staudruck akkumuliert Scherarbeit in der Masse und verbessert Temperaturgleichmäßigkeit und Mischung. ## Typische Werte - Unpigmentierte Standardharze (PP, PE): 30 – 50 bar (plastisch) - Pigmentierte oder masterbatch-gefüllte Compounds: 60 – 120 bar - Technische Harze (PC, PA, ABS): 50 – 100 bar - Faserverstärkt: 30 – 60 bar (mehr beschädigt die Faser) - Stark abrasive Materialien (PVDF, Flammschutz): so niedrig wie möglich ## Einstellung - Beim Minimum starten und erhöhen, bis: - Die Farbe von Schuss zu Schuss homogen ist - Das Schussgewicht stabil ist (±0,5 %) - Die Plastifizierzeit die Kühlzeit nicht überschreitet - Prüfen, dass die Massetemperatur bei steigendem Staudruck um nicht mehr als 5 °C steigt ## Häufige Probleme - Zu niedriger Staudruck: Farbschlieren, Blasen, instabiles Gewicht, ungeschmolzene Granulate - Zu hoher Staudruck: thermische Schädigung, Faserbruch, Plastifizierzeit > Kühlzeit (verlängert Zyklus), Schneckenverschleiß - Verwechslung hydraulischer Staudruck mit Kunststoff-Staudruck (über Intensivierungsverhältnis)

Die Verweilzeit ist die Zeit, die der Kunststoff im beheizten barrel (Zylinder) verbringt — vom Aufschmelzen bis zum Einspritzen ins Werkzeug. Sie ist einer der am meisten übersehenen Faktoren der Schmelzequalität: zu lang, und das Polymer degradiert thermisch; zu kurz, und die Schmelze wird inkonsistent. ## Verweilzeit abschätzen Eine praktische Schätzung nutzt die Anzahl der Schüsse im Zylinder: - Schüsse im Zylinder = Schusskapazität des Zylinders (g) ÷ shot weight (g) - Verweilzeit = Schüsse im Zylinder × cycle time Beispiel: ein Zylinder mit 230 g Kapazität und 40 g Schuss fasst 5,75 Schüsse; bei 30 s Zyklus sind das 5,75 × 30 ≈ 172,5 s (etwa 2,9 min). ## Zylinderauslastung — das sichere Fenster Das Schussgewicht sollte etwa 20–65 % der Zylinderkapazität nutzen (die barrel occupancy): - Unter ~20 %: der Schuss ist zu klein für den Zylinder, die Verweilzeit verlängert sich und das Material degradiert. - Über ~65 %: zu wenig Schmelzereserve — ungeschmolzenes Material, schlechte Homogenität und lange Dosierzeit. ## Typische Werte und Degradation Die meisten Thermoplaste vertragen ~2–10 Minuten; wärmeempfindliche Kunststoffe (PVC, POM, manche flammgeschützte Typen) sollten unter ~5 Minuten bleiben. Zu lange Verweilzeit zeigt sich als Verfärbung, braune Schlieren, schwarze Punkte, Molmasseabbau und spröde Teile. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: barrel, barrel occupancy, cycle time, melt, shot weight ## Was ist die Verweilzeit beim Spritzgießen? Es ist die Dauer, die das Polymer vor dem Einspritzen im beheizten Zylinder verbleibt. Schätzung: Anzahl der Schüsse im Zylinder (Zylinderkapazität ÷ Schussgewicht) mal Zykluszeit. ## Wie reduziert man die Verweilzeit? Den Auftrag auf eine Maschine mit kleinerem Zylinder verlegen, die Zylinderauslastung ins Fenster 20–65 % bringen, den Zyklus verkürzen oder die Massetemperatur senken — so bleibt das Material kürzer heiß. ## Was ist eine typische Verweilzeit? Für die meisten Kunststoffe sind 2–10 Minuten akzeptabel; wärmeempfindliche Materialien wie PVC und POM sollten meist unter etwa 5 Minuten bleiben.

Umdrehungen pro Minute (U/min, RPM) ist die Drehzahl der screw (Schnecke) beim recovery (Dosieren/Plastifizieren) — wie schnell die Schnecke dreht, um den nächsten Schuss zu fördern, zu schmelzen und zu dosieren. Es ist eine der Eingabeeinstellungen, die ein Techniker kontrolliert, und bestimmt zusammen mit dem back pressure (Staudruck), wie die melt (Schmelze) aufbereitet wird. (U/min benennt anderswo auch Motor- und Pumpendrehzahlen, im Spritzguss meist aber die Schneckendrehzahl.) ## Was die Schneckendrehzahl bewirkt - Fördern & Dosieren: höhere Drehzahl bewegt den Kunststoff schneller vor und verkürzt die Dosierzeit, sodass sie in die cooling time (Kühlzeit) passt. - Scherwärme: das Drehen schert den Kunststoff und erzeugt Wärme — ein Großteil der Schmelzenergie kommt tatsächlich aus dieser mechanischen Scherung, nicht nur aus den barrel-Heizungen (Zylinder). Höhere Drehzahl = mehr Scherwärme. - Schmelzequalität: genug Drehzahl gibt eine gleichmäßige, gut gemischte Schmelze; zu viel überhitzt und kann scherempfindliche Kunststoffe abbauen, die Massetemperatur erhöhen und Farbschlieren hinzufügen. ## Richtig einstellen - Dosieren an Kühlung anpassen: Drehzahl so setzen, dass das Dosieren kurz vor dem Werkzeugöffnen endet — nicht so langsam, dass es den Zyklus verlängert, nicht so schnell, dass Scherung und Verschleiß hochschießen. - Umfangsgeschwindigkeit zählt mehr als die Drehzahl allein: dieselbe Drehzahl ist bei einer kleinen Schnecke sanfter und bei einer großen härter, weil die Außenfläche der Schnecke schneller läuft — beim Maschinenvergleich also die Schnecken-Umfangsgeschwindigkeit (m/s) anvisieren. - Mit back pressure kombinieren: Drehzahl und Staudruck setzen zusammen Schmelzgleichmäßigkeit und shot size-Konstanz (Schussgröße); auf Massetemperatur und residence time (Verweilzeit) für Abbau achten. ## Warum wichtig Die Schneckendrehzahl ist ein direkter Hebel auf Dosierzeit, Massetemperatur und Schmelzhomogenität — sie beeinflusst cycle time (Zykluszeit), Teilekonstanz und Kunststoffabbau. Scherempfindliche Materialien (PVC, manche flammgeschützte Typen) brauchen konservative Drehzahl; robuste Massenkunststoffe vertragen mehr. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: screw, recovery, back pressure, melt, residence time ## Was ist die Schneckendrehzahl im Spritzguss? Die Drehzahl der Schnecke beim Dosieren — sie fördert und schmilzt den nächsten Schuss. Höhere Drehzahl verkürzt das Dosieren und fügt Scherwärme hinzu; sie wird mit dem Staudruck zusammen gesetzt, um eine gleichmäßige Schmelze aufzubereiten. ## Wie beeinflusst die Schneckendrehzahl die Schmelze? Schnelleres Drehen schert den Kunststoff mehr, erzeugt Wärme zum Schmelzen und mischt die Schmelze, doch eine zu hohe Drehzahl überhitzt und kann scherempfindliche Kunststoffe abbauen und Massetemperatur und Farbe verschieben. ## Warum wird die Schnecken-Umfangsgeschwindigkeit statt der Drehzahl genutzt? Weil dieselbe Drehzahl bei verschiedenen Schneckendurchmessern andere Scherung erzeugt — die Fläche einer großen Schnecke läuft schneller —, daher vergleicht die Umfangsgeschwindigkeit (m/s) die Schmelzbedingungen maschinenübergreifend fair, die Drehzahl allein nicht.

Schnecke (Screw) ist das schraubenförmige Bauteil im Zylinder der Einspritzeinheit. Sie rotiert um ihre Achse, um Granulat einzuziehen, zu plastifizieren (zu schmelzen) und zu dosieren; beim Einspritzen wirkt sie als Kolben und drückt die Schmelze ins Werkzeug. ## Schneckenaufbau Drei Funktionszonen über die Länge: 1. Einzugszone (Feed): tief, nimmt Granulat aus dem Trichter. 50 – 60 % der Länge 2. Kompressionszone: Tiefe nimmt ab, verdichtet und beginnt zu schmelzen. 20 – 30 % 3. Meteringzone (Dosierung): minimale konstante Tiefe, homogenisiert und dosiert. 20 % ## Geometrische Parameter - Durchmesser (D): 18 – 200 mm bei kommerziellen Maschinen - L/D-Verhältnis: 18:1 bis 24:1 Standard; bis 30:1 für hohe Mischung - Kompressionsverhältnis: 2,0:1 bis 3,5:1 je nach Harz - Werkstoff: nitrierter Stahl (Standard), Bimetall (PVC, Flammschutz), Wolframkarbid-Beschichtung (Glasfaser) ## Spezialschnecken - Barriere-Schnecke: teilt den Kanal in zwei für besseres Schmelzen - Mischschnecke: mit zusätzlichen Mischelementen - Für PVC: niedriges Kompressionsverhältnis, keine Heißzone - Für faserverstärkte Materialien: wenig Scherung, um Fasern nicht zu brechen ## Wartung - Sichtprüfung alle 6 Monate - Durchmesser- und Spielmessung mit Dreipunkt-Mikrometer - Typischer Austausch: 1 – 3 Mio. Zyklen je nach Harzabrasivität - Verschleißindikatoren: Schussgewichtsschwankung, instabiles Polster, ungleichmäßige Farbe ## Häufige Probleme Stegverschleiß durch abrasive Harze, Korrosion durch PVC ohne passende Beschichtung, Granulatbrücken im Einzug durch Feuchte oder unregelmäßige Korngröße, und verschlissene Rückstromsperre, die beim Einspritzen Material zurückfließen lässt.

Die Schussgröße ist das Schmelzevolumen, das die screw (Schnecke) je Zyklus dosiert und einspritzt — eingestellt als Schneckenweg (mm) oder Volumen (cm³). Sie ist das volumetrische Gegenstück zum shot weight (Schussgewicht), das dieselbe Materialmenge als Masse ausdrückt. ## Wie eingestellt - Beim recovery (Dosieren) dreht und zieht sich die Schnecke auf eine eingestellte Position zurück; dieser Rückzug definiert die Schussgröße. - So einstellen, dass die geschwindigkeitsgeregelte erste Phase etwa 95–99 % des Teils füllt, der Nachdruck dann auspackt — mit stabilem cushion (Restpolster), damit die Schnecke nie aufsetzt. - Der Schuss sollte etwa 20–80 % der Zylinderkapazität nutzen (siehe barrel occupancy), damit die residence time im Bereich bleibt. ## Warum wichtig Die Schussgröße bestimmt die Wiederholgenauigkeit des Teilegewichts und wo der transfer position cut off (Umschaltpunkt) liegt. Zu klein, und man kann nicht füllen und zugleich ein Restpolster halten; zu groß, und man verschwendet Material, verlängert die Verweilzeit und riskiert Degradation. ## Schussgröße vs. Schussgewicht - Schussgröße: Volumen bzw. Schneckenweg pro Zyklus. - shot weight: die Masse desselben Schusses (Teile + Verteiler + Anguss), gewogen. Schussgröße × Schmelzedichte ≈ Schussgewicht. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: shot weight, cushion, recovery, barrel occupancy, transfer position cut off ## Was ist die Schussgröße beim Spritzgießen? Es ist das dosierte Volumen (oder der Schneckenweg) der je Zyklus eingespritzten Schmelze, beim Dosieren so eingestellt, dass das Teil in der ersten Phase füllt und ein Restpolster bleibt. ## Wie stellt man die Schussgröße ein? Auf eine Schneckenposition dosieren, die in der ersten Phase etwa 95–99 % füllt und ein kleines, stabiles Restpolster lässt — der Schuss bleibt dabei etwa bei 20–80 % der Zylinderkapazität. ## Was ist der Unterschied zwischen Schussgröße und Schussgewicht? Die Schussgröße ist volumetrisch (Schneckenweg oder cm³); das Schussgewicht ist die Masse desselben Schusses in Gramm. Schussgröße × Schmelzedichte ergibt näherungsweise das Schussgewicht.