Silikon-Verarbeitung effizient gestalten

Das Verarbeiten von Silikonkautschuken wie Flüssigsilikon (LSR – Liquid Silicone Rubber) oder hochtemperaturvernetzendem Silikon (HTV) verlangt spezielle Verfahren, das fundiertes Know-how und langjährige Erfahrung in Sachen Werkzeugtechnik und Spritzgießen erfordert. Bislang jedenfalls. Zur Fakuma präsentieren die Wacker Chemie und Günther Heisskanaltechnik ein neues gemeinsames Konzept, das auch Werkzeugbauer und Spritzgießer, die sich aktuell nur mit der Verarbeitung von Thermoplasten beschäftigt haben, in die Lage versetzt, in die LSR-Teileherstellung einzusteigen. Wacker steuert die Materialien und das Fachwissen zur Verarbeitung bei, Günther ein modulares Kaltkanalsystem, das sich effizient in die entsprechenden Werkzeuge integrieren lassen soll.

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Bei Entwicklung der Kaltkanal-Nadelverschlussdüsen sei konsequent darauf geachtet worden, die Auflageflächen am Mundstück der Düsen aus Gründen der thermischen Trennung zwischen heißer Kavitätenplatte und „Kalter Seite“ so klein wie möglich zu halten. Düsenstück beziehungsweise Nadelführung werden von einer Tellerfeder auf Position gehalten, sie sorgt auch für die Kompensation der Wärmedehnung. Am Düsenschaft sorgt ein zusätzlicher O-Ring für die Dichtigkeit im Werkzeug sowie für eine zusätzliche thermische Trennung.

Zwei Düsenlängen verfügbar

Eingesetzt werden offene und Nadelverschlussdüsen mit 50 oder 80 Millimeter Länge. Der Durchfluss von Zu- und Ablauf entspricht dem Durchmesser des Schmelzekanals und liegt bei fünf Millimeter. Eingesetzt werden können die Düsen einzeln oder in einem Sammelgehäuse für engere Nestabstände mit gemeinsamem Zu- und Ablauf. Eine Schnellspannvorrichtung verbindet die Kavitätenplatte mit der „Kalten Seite“. Füllunterschiede können durch Verstellen der konischen Nadeln ausgeglichen werden. Das Verstellen der Nadeln ist künftig während des Spritzprozesses von außen möglich ohne die Düsenseite zu demontieren.

Vierfach-Kaltkanal-Musterwerkzeug mit Optionen

Während der Fakuma zeigte Günther ein Musterwerkzeug mit „Kalter Seite“, das Dichtringe produziert. Es ist mit vier Kaltkanal-Nadelverschlussdüsen mit Angussdurchmessern von einem Millimeter ausgerüstet. Die Größe des Werkzeugs liegt bei 446 × 296 Millimeter, wobei die Düsen quadratisch mit jeweils zwei Düsen oben und unten angeordnet sind. Das Stichmaß beträgt 109 × 109 Millimeter, der Düsenüberstand 28 Millimeter. Der relativ große Nestabstand wurde gewählt, um verschiedene Antriebsmöglichkeiten der Verschlussnadeln, wie Einzelnadelantrieb pneumatisch oder Schrittmotoren beziehungsweise Elektromagnete, einbauen und testen zu können.

Da die Kaltkanaldüsen modular in Einzelgehäusen untergebracht sind, lassen sich für das Durchführen von Versuchsreihen alle denkbaren Steuerungsvarianten realisieren. Die Kaltkanaldüsen können einzeln, in Reihe oder parallel geschaltet werden.

Bei Inbetriebnahme und Dauertest des Musterwerkzeugs mit verschiedenen Elastosil-Materialtypen (Shore 30 bis Shore 50) zeigten laut Unternehmen bereits nach kurzer Zeit sehr gute Ergebnisse. Bei einer Werkzeugtemperatur von 170 bis 180 Grad Celsius, 0,75 Sekunden Einspritzzeit, 3,28 Sekunden Dosierzeit und 20 Sekunden Heizzeit waren Formfüllung und Entformung hochwertig, ohne dass das Maschinensetup optimiert werden musste. Das Werkzeug lief während des gesamten Dauertests automatisch ohne Störung, der Kaltkanal funktionierte ebenso problemlos. Die Teilequalität über den Produktionszeitraum blieb konstant, Inhomogenitäten im Material wurden nicht festgestellt.

Nach einem Neustart sind keine neuen Einstellungen hinsichtlich Balancierung der Kaltkanaldüsen notwendig. Die Teilequalität war nach zehn Schüssen bereits wieder im Toleranzbereich. Auch der Anstieg des Spritzdrucks nach längeren Stillständen, zum Beispiel über Nacht, hatte keinen Einfluss auf die Teilegüte. Um einen stabilen Prozess zu erreichen, waren 1300 bis 1500 Zyklen im Dauerbetrieb notwendig.

LSR-Verarbeitung: Einstieg leichter möglich

Mit ihrem Versuchswerkzeug zur Fakuma wollten Wacker und Günther zeigen, dass sich der Einstieg in die Verarbeitung von Flüssigsilikon (LSR) und hochtemperaturvernetzendem Silikon (HTV) leichter bewerkstelligen lässt, wenn Werkzeugbauer und Verarbeiter die richtigen Partner an ihrer Seite haben. Mit den passenden Materialien, Verarbeitungswissen und einer angepassten, modular aufgebauten Kaltkanal-Hardware lassen sich Formen und Parameter erstellen, die schnell zu stabiler Spritzgießprozessen führen.