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    Das Bild zeigt eine Spritzgiessmaschine

    Kunststoff in Form gebracht - Spritzgiessen ist eine Kunst für sich

    Jetzt haben wir bereits einige Besonderheiten bei Verschlüssen und Verpackungen vorgestellt und es stellt sich die Frage: wie funktioniert sie eigentlich, die Produktion von Kunststoffteilen – das so genannte Spritzgießen? In diesem speziellen Fall von Kunststoffverschlüssen und –verpackungskomponenten. Man könnte ja meinen, dass das nicht so schwierig sein kann, aber die ersten Ideen weiterzuentwickeln und am Ende eine Serienproduktion auf die Beine zu stellen, die pro Jahr einige hundert Millionen Teile umfassen kann, ist schon nicht so ganz ohne. Die Erfahrung hat gezeigt, dass viele gar keine Vorstellung davon haben, wie ein Verschluss überhaupt hergestellt wird, also was dafür notwendig ist und welches Verfahren angewendet wird. Ganz grob gesagt braucht es drei Dinge, um einen „Plastikdeckel“ mit Hilfe des Spritzgießens herzustellen, nämlich ein Spritzgießwerkzeug (als Gussform), eine Spritzgießmaschine und natürlich Plastik, äh Kunststoffgranulat. Alle drei Komponenten werden für das Spritzgießen benötigt. So nennt man das Verfahren, das angewendet wird, um Kunststoff in eine gewünschte Form zu bringen. Was also passiert in der Maschine und in dem Werkzeug, damit aus ein paar Krümeln Kunststoff (oder Plastik) und – je nach gewünschter Farbintensität – noch weniger Körnern Masterbatch (so nennt man die Farbzugabe) ein perfekt geformtes und gefärbtes Kunststoffteil entsteht?

    Werkzeug, Zylinder, Schnecke – Was hat das mit Verschlüssen zu tun?

    Wenn man vor der Maschine steht, sieht das alles total einfach und unkompliziert aus. Dahinter steht jedoch ein sehr anspruchsvoller und durchdachter Prozess. Für diejenigen, die technisch nicht übermäßig interessiert sind: beim Spritzgießen wird in die Formen des geschlossenen Werkzeugs verflüssigter Kunststoff eingespritzt, kühlt dort ab und nach der Öffnung des Werkzeuges fallen die fertigen Teile raus. Und jetzt etwas detaillierter für die Interessierten unter den Lesern. Die für das Spritzgießen notwendige Maschine besteht im Wesentlichen aus zwei Einheiten, nämlich aus der Spritzeinheit, die das Kunststoffgranulat schmilzt, aufbereitet und in die Form spritzt (daher Spritzgießen) sowie der Schließeinheit, die das Formwerkzeug aufnimmt, schließt, zuhält und nach dem Spritzgießen wieder öffnet. Die Spritzeinheit besteht aus einem waagerechten Zylinder, in dem sich die so genannte Schnecke befindet. Was es damit auf sich hat, dazu kommen wir etwas später. An dem einen Ende des Zylinders befindet sich die Einfüllvorrichtung für das Kunststoffgranulat, am anderen Ende die Düse, die den Übergang zu der Schließeinheit darstellt. Zurück zu der Schnecke und dem eigentlichen Vorgang des Spritzgießens. Der Kunststoff rieselt in Form eines Granulates in den Zylinder ein und wird durch die sich drehende Schnecke in Richtung Schneckenspitze und Düse transportiert. Dabei wird das Granulat durch den heißen Zylinder verflüssigt und mit etwaigen Farbpigmenten vermischt. Durch den Druck und die Schnecke sammelt es sich vor der noch geschlossenen Düse. Durch diesen Staudruck wird es verdichtet und zu einer geschmeidigen Masse homogenisiert. Jetzt fährt die Schließeinheit mit der Werkzeugplatte an die Spritzeinheit und die Schmelze wird mit großem Druck (zwischen 500 und 2000 bar) durch die nun geöffnete Düse in die formgebenden Hohlräume – die so genannten Kavitäten – im Werkzeug gedrückt.

    Spritzgießen in Hochform: Dutzende, dann Hunderte, dann Zehntausende, dann…

    Sobald die heiße Kunststoffmasse auf den kälteren Werkzeugstahl trifft, beginnt sie von außen nach innen zu erstarren. Das Material kühlt nun weiter ab, bis auch der Kern eine Steifigkeit erreicht hat, um das Kunststoffteil zu entformen, es also aus dem Werkzeug geholt werden kann. Dazu fährt das Werkzeug wieder auseinander und der Verschluss (oder ein anderes Teil) fällt entweder auf ein Transportband seitlich neben der Maschine oder wird durch ein Robotersystem entnommen. Wenn man das jetzt so liest, hat man den Eindruck, dass Spritzgießen eine kleine Ewigkeit dauert. Das Gegenteil ist aber der Fall. Vom Schließen des Werkzeuges, über das Einspritzen des Kunststoffes mit Abkühlung und erneuter Öffnung, bis die Teile fertig aus dem Werkzeug fallen oder entnommen werden, vergehen – abhängig von der Größe und des Volumens des Artikels – oft nur wenige Sekunden. Da ein Werkzeug in der Regel mehrere Kavitäten hat – nicht selten 48, 64 oder noch mehr – können so mehrere Zehntausend Verschlüsse pro Stunde und Maschine bzw. Werkzeug mit Hilfe des Spritzgießens produziert werden. Dazu ein kleines Rechenbeispiel: Ein Werkzeug, das 48 Kavitäten hat und pro Spritzvorgang (auch Zyklus genannt) fünf Sekunden benötigt, wiederholt diesen Vorgang ja zwölf Mal in der Minute. Also produziert das Werkzeug bzw. die Maschine 12 mal 48 Verschlüsse pro Minute, also 576 Stück. Das sind in diesem Fall dann rund 35.000 pro Stunde. Wenn man die Rechnung mal fortführt, kommt da am Tag, im Monat, im Jahr ganz schön was zusammen. Wahnsinn!

     

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    Über den Autor

    Christian Nöh

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