Kalte und Heiß-Kalte Seiten

Kaltkanalsysteme in der LSR-Verarbeitung

Branchenübergreifend, von der Elektronik über die Medizintechnik bis zu Konsumgütern steigt der Einsatz von Silikonen und Liquid Silicone Rubber (LSR) überproportional. Die speziellen Anforderungen an Formenbauer und Verarbeiter sind gefordert: kürzere Zykluszeiten und eng tolerierte Produkte zu realisieren. Eine wichtige Komponente: der Kaltkanal im Werkzeug.

Heiß-Kalte Seite als Normalie. Die einbaufertige Lösung soll die prozesssichere, materialschonende und materialsparende Formteileherstellung ermöglichen. Alle Komponenten sind aufeinander abgestimmt, komplett verdrahtet und funktionsgeprüft. © Günther

Die Weltproduktion an Silikonen steigt - von etwa 130 000 Tonnen im Jahr 1974 auf 770 000 Tonnen im Jahr 2016. Laut Marktforschungsinstitut Ceresanas wird der Silikon-Markt bis 2025 um durchschnittlich 3,9 Prozent jährlich wachsen. Die Silikon- und LSR-Verarbeitung ist also längst kein Nischenmarkt mehr. Heute wird in fast jeder Branche Silikon verarbeitet - ob in der Automotive-, und der Elektro- und Elektronikindustrie oder in der Medizintechnik. Besonders aber ist der Anwendungsbereich in der Lebensmittelindustrie im Wachsen begriffen. Denn der Werkstoff hat den Vorteil, dass er nachbearbeitungsfrei ist und man ihn automatisch verarbeiten kann. Günther, bekannt aus dem Bereich Heißkanaltechnik, will zur K 2019 einen Messeschwerpunkt auf Technologien rund um die Silikon- und LSR-Verarbeitung legen.

Hightech-Materialeigenschaften bei rationeller Fertigung
Anfang der 80er Jahre begann die spritzgießtechnische Verarbeitung von Zweikomponenten-Flüssigsilikonen. Produkte aus Liquid Silicone Rubber (LSR) sind aufgrund der universellen Materialeigenschaften vielseitig einsetzbar. In der Automobilindustrie reicht dies beispielsweise von Schalterabdeckungen und Schutzkappen über Membranen für Zentralverriegelungen bis zu Scheinwerferabdichtungen. Die Elektrotechnik nutzt das Material als Schaltmatten oder Anodenkappen bis zu Elektrosteckern oder als Schutzmaterial für Leiterplatten. Auch in der Medizintechnik werden LSR-Komponenten eingesetzt, beispielsweise als Herzkatheter, Trink- und Beruhigungsschnuller, Kontaktlinsen oder Beatmungsmasken. Strahleinsätze oder Dichtungen für Mischbatterien sind Anwendungen aus der Haushalts- und Sanitärtechnik. Die Lebensmittelindustrie schätzt die physiologische Unbedenklichkeit speziell zugelassener Typen sowie die Sterilisierbarkeit mit Wärme oder Gamma-Strahlen, aber auch, dass der Werkstoff geschmacks- und geruchsneutral ist. Und dank der Weiterentwicklung der Werkstoffeigenschaften eröffnen sich zunehmend neue Anwendungsgebiete, weiß Hans-Peter Reslervom Unternehmen Enbi Plastics in den Niederlanden zu berichten. Das Unternehmen bietet vom Engineering über Musterbau, Testformen, Produktion sowie der Montage und Verpackung ein langes Stück der Wertschöpfungskette aus einer Hand. "Gerade die Materialeigenschaften wie Dauertemperatur-Beständigkeit im Bereich von -50 °C bis 230 °C oder annähernd unveränderte gummimechanische Eigenschaften über den gesamten Temperatur-Einsatzbereich machen den Werkstoff so interessant. Die fast konstanten elektrischen Eigenschaften, hervorragende Alterungs- und Witterungsbeständigkeit sowie Ozon- und UV-Stabilität sind ebenso zu nennen, wie die zusätzlichen Material-Einstellungsmöglichkeiten wie ölausschwitzend (selbstschmierend), verminderte Entflammbarkeit, erhöhte Transparenz oder erhöhte Shore-A-Härte." Begonnen hat die Verarbeitung, als 1978 Franz Sterner Werkzeugbau das erste Spritzgießwerkzeug für Flüssigsilikonkautschuk baute. Deshalb gilt Sterner als Pionier der Silikonverarbeitung.

Anzeige

LSR-Know-how erarbeitet
Flüssigsilikonverarbeitung und die Werkzeugkonstruktion sind anspruchsvoll, aber auch der Formenbau hat es in sich. LSR wird aus zwei Komponenten gemischt, und diese Mischung wird im unvernetzten Zustand während des Einspritzens in die heiße Form extrem niedrigviskos. "LSR fließt wie Wasser", sagt Resler. Die Werkzeuge müssen daher sehr genau und dicht gebaut sein, um Grate zu vermeiden. "Das Schwierigste war zunächst der direkte Anspritzpunkt. Wir haben von Edelstahlstiften kleine Nadeln abgesägt und in einem Unterverteiler ein passendes Loch gebohrt, das wir Stück für Stück aufbohrten. So erhielten wir einen kleinen Versatz, über den die benötigte Scherung erfolgte. Damit konnten wir direkt auf die Produktwand spritzen. Das war der Anfang. Langsam hat man dann begonnen, die Idee einer Werkzeugtechnik mit Injektionstechnologie auszuarbeiten." So entwickelte sich ein Markt für Werkzeug- und Formenbauer, die komplette Werkzeuge für die LSR-Verarbeitung anboten, meist gekoppelt mit einem Produktionsauftrag. "Einzelne Kaltkanäle konnte man damals nicht kaufen", so Resler. Günther Heisskanaltechnik entwickelte schließlich eine Kaltkanaltechnik ohne eine Produktproduktion daran zu koppeln. So seine Kooperation entstanden, die bis heute Bestand hat.

Kaltkanalsysteme in der LSR-Verarbeitung füllen die Kavitäten dank Durchflussregulierung gleichmäßiger. Unterschiedliche Positionierungen der Nadel haben unmittelbaren Einfluss auf das Füllverhalten: Je größer der Öffnungshub der Nadeln, umso mehr Material kann fließen © Günther

In dieser Zeit wurde Know-how aufgebaut, beispielsweise wie man die Temperaturen und Scherung und damit die Vulkanisation beherrscht. Die einfache Bauweise, der modulare Düsenaufbau und die gute thermische Trennung zwischen Düse und Kavität seien für Enbi entscheidende Vorteile von Günther um Kaltkanalsystemlösungen zu entwickeln. Deshalb kann Günther die Kalte Seite und die Heiß-Kalte Seite als Normalien anbieten.

Die Wärme beherrschen
Kaltkanalsysteme müssen diverse Anforderungen erfüllen: Zunächst müssen sie schnell verfügbar sein, eine signifikante Einsparung von Material, kurze Zykluszeiten und eine gleichmäßige Qualität der produzierten Formteile gewährleisten. Eine gute thermische Trennung zur heißen Formplatte vermindert die Wärmeübertragung und unterbindet eine frühzeitige Vernetzung. Die schwimmende Lagerung der Nadelführung oder des Düsenstücks trägt zur Kompensierung der Wärmeausdehnung bei. Um die bestmögliche thermischen Trennung zur heißen Düsenhalteplatte sicherzustellen, sind alle Düsenköpfe mit einer Isolationsscheibe ausgerüstet. Die beheizte Düsenhalteplatte ist ebenfalls mit einer Isolationsplatte ausgestattet, um die Wärmeausstrahlung gering zu halten. Der metallische Kontakt der Nadelführung zum beheizten Werkzeugeinsatz ist minimal, um möglichst wenig Wärme in die Kaltkanaldüse zu transportieren. Außerdem ist der Düsenschaft mit einem Dichtring ausgeführt, was zusätzliche Leckagesicherheit bewirkt.

Die Düsen können einzeln oder in einem Sammelgehäuse für engere Nestabstände mit gemeinsamem Zu- und Ablauf zum Einsatz kommen. Dank der variablen Nadelhub-Einstellung sind Füllunterschiede leicht auszugleichen. Das wartungsfreundliche, balancierte Kaltkanal-Verteilersystem weist laut Günther eine schonende Führung im Schmelzekanal auf. Konzipiert ist das System so, dass es für die Reinigung leicht demontiert und geöffnet werden kann. Ebenso ist im Bedarfsfall ein schnelles Tauschen der standardisierten Verschleißteile wie Düsenstück, Nadelführung, Nadeln und Dichtungen möglich.

Zum Portfolio gehören Einzel-Nadelverschluss-Kaltkanaldüse, Einzel-Kaltkanaldüse, System-Kaltkanaldüsen sowie der Schrittmotor für komplexe Anwendungen mit bis zu vier Nadelpositionen pro Zyklus. Über das Steuergerät können bis 16 Schrittmotoren präzise angesteuert werden. Zudem ist mit dem Steuergerät die Position jeder Verschlussnadel im Werkzeug individuell einstellbar. Ebenso gehören zum Portfolio der Schiebemechanismus sowie der pneumatische Mehrfachnadelantrieb. Angeboten werden aber auch komplette Kalte Seiten, die als Normalie zugekauft werden kann und sich effizient in die entsprechenden Werkzeuge integrieren lässt.

Als Neuheiten zur K hat Günther, neun Jahre nach der Erstpräsentation auf der K 2010, rund um die Blueflow-Produktreihe der Heißkanaldüsen angekündigt. Zudem werde ein Relaunch des Cadhoc-System-Designers, des Konfigurationsprogramms für Einzelkomponenten bis zu kompletten Heißkanalsystemen, vorgestellt, in das eine Fülle von Anwenderanregungen eingearbeitet worden sei. So sei wurde nicht nur die Usability des Konfigurationsprogramms verbessert, sondern auch neue Speicherfunktionen für die Konfigurationen implementiert worden. Damit habe der Anwender seine durchgeführten Konfigurationen immer zur Hand und kann sie bei Bedarf als Vorlage für neue Auslegungen nutzen.

K 2019, Halle 1, Stand C44

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem Kunststoff Magazin Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite