Kunststoffspritzguss ist ein äußerst vielseitiges und effizientes Verfahren, mit dem Hersteller eine breite Palette von Produkten und Komponenten aus geschmolzenen Kunststoffharzen herstellen können. Aufgrund der Fortschritte in der Formgebungstechnologie und der Materialentwicklung wurden Polymere und Kunststoffe in eine immer breitere Palette von Produkten und Anwendungen integriert. Kunststoffe zeichnen sich durch geringe Festigkeit, Ästhetik und Haltbarkeit aus und werden zum bevorzugten Material für Branchen von Konsumgütern bis hin zu medizinischen Geräten.

Auf dem Markt ist eine große Vielfalt an Kunststoffharzen erhältlich, von denen jedes einzigartige Eigenschaften aufweist, die es für bestimmte Anwendungen nützlich machen. Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, ist es wichtig, das richtige Harz für Ihre Bedürfnisse auszuwählen. Für die Zwecke der Kunststoffherstellung besteht ein Harz aus Kunststoff oder Polymeren in flüssigem oder halbfestem Zustand, die erhitzt, geschmolzen und zur Bildung von Kunststoffteilen verwendet werden können. Beim Spritzgießen bezieht sich der Begriff Harz auf die geschmolzenen thermoplastischen oder duroplastischen Materialien, die während des Spritzgießprozesses verwendet werden.

Überlegungen zur Auswahl von Harz
Regelmäßig werden neue Polymere und Verbindungen auf den Markt gebracht. Die schiere Vielfalt an Auswahlmöglichkeiten kann die Auswahl der Spritzgussmaterialien zu einer Herausforderung machen. Die Auswahl des richtigen Kunststoffharzes erfordert ein gründliches Verständnis des Endprodukts. Die folgenden Fragen können Ihnen dabei helfen, die besten Harzmaterialien für Ihre Anforderungen zu ermitteln.

1. Was ist der Zweck des letzten Teils?
Bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihre Anwendung müssen Sie die physikalischen Anforderungen des Teils klar darlegen, einschließlich potenzieller Belastungen, Umgebungsbedingungen, chemischer Belastung und erwarteter Lebensdauer des Produkts.
*Wie stark muss das Teil sein?
*Muss das Teil flexibel oder starr sein?
*Muss das Teil ungewöhnlichem Druck oder Gewicht standhalten?
*Werden die Teile Chemikalien oder anderen Elementen ausgesetzt sein?
*Werden die Teile extremen Temperaturen oder rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein?
*Wie hoch ist die Lebenserwartung des Teils?

2. Gibt es besondere ästhetische Gesichtspunkte?
Zur Auswahl des richtigen Produkts gehört die Suche nach einem Material, das die von Ihnen benötigte Farbe, Transparenz, Textur und Oberflächenbehandlung aufweist. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl Ihres Harzes, ob es den beabsichtigten Anforderungen an Aussehen und Funktion Ihres Produkts entspricht.
*Ist eine bestimmte Transparenz oder Farbe erforderlich?
*Ist eine bestimmte Textur oder ein bestimmtes Finish erforderlich?
*Gibt es eine vorhandene Farbe, die angepasst werden muss?
*Sollte eine Prägung in Betracht gezogen werden?

3. Gibt es irgendwelche regulatorischen Anforderungen?
Ein entscheidender Aspekt bei der Harzauswahl sind die gesetzlichen Anforderungen für Ihre Komponente und deren beabsichtigte Anwendung. Wenn Ihr Teil beispielsweise international verschickt, in der Lebensmittelverarbeitung verwendet, in medizinischen Geräten eingesetzt oder in leistungsstarke technische Anwendungen integriert wird, ist es wichtig, dass das von Ihnen ausgewählte Material den erforderlichen Industriestandards und behördlichen Anforderungen entspricht.
*Welche gesetzlichen Anforderungen muss Ihr Teil erfüllen, einschließlich FDA, RoHS, NSF oder REACH?
*Muss das Produkt für die Verwendung durch Kinder sicher sein?
*Muss das Teil lebensmittelecht sein?

Eine Kunststoffgrundierung – Duroplast vs. Thermoplast
Kunststoffe lassen sich in zwei grundlegende Kategorien einteilen: Duroplaste und Thermoplaste. Um Ihnen den Unterschied zu verdeutlichen, stellen Sie sich Duroplaste so vor, wie der Begriff schon sagt. Sie werden während der Verarbeitung „eingestellt“. Wenn diese Kunststoffe erhitzt werden, kommt es zu einer chemischen Reaktion, die das Teil in eine dauerhafte Form bringt. Die chemische Reaktion ist nicht reversibel, daher können aus Duroplasten hergestellte Teile nicht erneut geschmolzen oder umgeformt werden. Diese Materialien können eine Herausforderung beim Recycling darstellen, sofern kein biobasiertes Polymer verwendet wird.

Thermoplaste werden erhitzt und dann in einer Form abgekühlt, um ein Teil zu formen. Der molekulare Aufbau eines Thermoplasten verändert sich beim Erhitzen und Abkühlen nicht, sodass er problemlos wieder geschmolzen werden kann. Aus diesem Grund lassen sich Thermoplaste leichter wiederverwenden und recyceln. Sie machen den Großteil der heute auf dem Markt erhältlichen hergestellten Polymerharze aus und werden im Spritzgussverfahren verwendet.

Feinabstimmung der Harzauswahl
Thermoplaste werden nach Familie und Typ kategorisiert. Sie lassen sich in drei große Kategorien oder Familien einteilen: Standardharze, technische Harze und Spezial- oder Hochleistungsharze. Die Hochleistungsharze sind auch mit höheren Kosten verbunden, sodass für viele alltägliche Anwendungen häufig Standardharze verwendet werden. Einfach zu verarbeitende und kostengünstige Standardharze finden sich meist in typischen Massenprodukten wie Verpackungen. Technische Harze sind teurer, bieten aber eine bessere Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Umwelteinflüssen.

Innerhalb jeder Harzfamilie weisen einige Harze eine unterschiedliche Morphologie auf. Morphologie beschreibt die Anordnung von Molekülen in einem Harz, die in eine von zwei Kategorien fallen können: amorph und halbkristallin.

Amorphe Harze haben folgende Eigenschaften:
*Schrumpft beim Abkühlen weniger
*Bessere Transparenz
*Gut geeignet für Anwendungen mit engen Toleranzen
*Neigt dazu, spröde zu sein
*Geringe chemische Beständigkeit

Teilkristalline Harze haben folgende Eigenschaften:
*Neigt dazu, undurchsichtig zu sein
*Ausgezeichnete Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit
*Weniger spröde
*Höhere Schrumpfraten

Beispiele für verfügbare Harztypen
Um das richtige Harz zu finden, ist ein umfassendes Verständnis der physikalischen Eigenschaften und vorteilhaften Eigenschaften der verfügbaren Materialien erforderlich. Um Sie dabei zu unterstützen, die richtige Kunststoffauswahlgruppe für Ihre Anforderungen zu finden, haben wir den folgenden Leitfaden zur Auswahl von Spritzgussmaterialien zusammengestellt.

Amorphe
Ein Beispiel für ein amorphes Standardharz ist Polystyrol oder PS. Wie die meisten amorphen Harze ist es transparent und spröde, kann aber in hochpräzisen Anwendungen eingesetzt werden. Es ist eines der am weitesten verbreiteten
gebrauchte Harze und finden sich in Plastikbesteck, Schaumstoffbechern und Tellern.

Weiter oben auf der amorphen Skala liegen technische Harze wie Polycarbonat oder PC. Es ist temperatur- und flammbeständig und verfügt über elektrisch isolierende Eigenschaften, weshalb es häufig in elektronischen Bauteilen verwendet wird.

Ein Beispiel für ein spezielles oder leistungsstarkes amorphes Harz ist Polyetherimid oder (PEI). Wie die meisten amorphen Harze bietet es Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Im Gegensatz zu den meisten anderen amorphen Materialien ist es jedoch auch chemisch beständig und wird daher häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.

Teilkristallin
Ein preiswertes teilkristallines Standardharz ist Polypropylen oder PP. Wie die meisten teilkristallinen Polymere ist es flexibel und chemisch beständig. Aufgrund der geringen Kosten ist dieses Harz die erste Wahl für viele Anwendungen wie Flaschen, Verpackungen und Rohre.

Ein beliebtes technisches teilkristallines Harz ist Polyamid (PA oder Nylon). PA bietet Chemikalien- und Abriebfestigkeit sowie geringe Schrumpfung und Verformung. Es gibt biobasierte Versionen, die dieses Material zu einer umweltfreundlichen Alternative machen. Die Zähigkeit des Materials macht es zu einer leichten Alternative zu Metall in Automobilanwendungen.

PEEK oder Polyetheretherketon ist eines der am weitesten verbreiteten teilkristallinen Hochleistungsharze. Dieses Harz bietet Festigkeit sowie Hitze- und Chemikalienbeständigkeit und wird häufig in anspruchsvollen Umgebungen wie Lagern, Pumpen und medizinischen Implantaten eingesetzt.

Amorphe Harze
ABS: ABS kombiniert die Festigkeit und Steifigkeit von Acrylnitril- und Styrolpolymeren mit der Zähigkeit von Polybutadienkautschuk. ABS lässt sich leicht formen und sorgt für einen farbechten, glänzenden Effekt mit einer hochwertigen Oberflächenbeschaffenheit. Dieses Kunststoffpolymer hat keinen genauen Schmelzpunkt.

HÜFTEN: High-Impact Polysyrene (HIPS) bietet gute Schlagfestigkeit, hervorragende Bearbeitbarkeit, gute Dimensionsstabilität, hervorragende ästhetische Qualitäten und hochgradig anpassbare Oberflächen. HIPS können problemlos bedruckt, geklebt, verklebt und dekoriert werden. Es ist auch sehr kosteneffizient.

Polyetherimid (PEI): PEI ist ein gutes Beispiel für ein spezielles oder leistungsstarkes amorphes Harz. PEI bietet wie die meisten amorphen Harze Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Im Gegensatz zu den meisten anderen amorphen Materialien ist es jedoch auch chemisch beständig, was es für die Luft- und Raumfahrtindustrie äußerst nützlich macht.

Polycarbonat (PC): Weiter oben auf der amorphen Skala liegen technische Harze wie Polycarbonat. PC ist temperatur- und flammbeständig und verfügt über elektrisch isolierende Eigenschaften, die häufig in elektronischen Bauteilen verwendet werden.

Polystyrol (PS): Ein Beispiel für ein amorphes Standardharz ist Polystyrol. Wie die meisten amorphen Harze ist PS transparent und spröde, kann jedoch in hochpräzisen Anwendungen eingesetzt werden. Es ist eines der am häufigsten verwendeten Harze und findet sich in Plastikbesteck, Schaumstoffbechern und Tellern.

Teilkristalline Harze
Polyetheretherketon (PEEK):
PEEK ist eines der am weitesten verbreiteten teilkristallinen Hochleistungsharze. Dieses Harz bietet Festigkeit, Hitzebeständigkeit und chemische Beständigkeit und wird häufig in anspruchsvollen Umgebungen verwendet, einschließlich Lagern, Pumpen und medizinischen Implantaten.

Polyamid (PA)/Nylon:
Polyamid, besser bekannt als Nylon, ist ein beliebtes teilkristallines technisches Harz. PA bietet Chemikalien- und Abriebfestigkeit sowie geringe Schrumpfung und Verformung. Für Anwendungen, die eine umweltfreundliche Lösung erfordern, stehen biobasierte Versionen zur Verfügung. Die Zähigkeit des Materials macht es in vielen Automobilanwendungen zu einer leichten Alternative zu Metall.

Polypropylen (PP):
PP ist ein preiswertes teilkristallines Standardharz. Wie die meisten teilkristallinen Polymere ist es flexibel und chemisch beständig. Die geringen Kosten machen dieses Harz zur bevorzugten Wahl für viele Anwendungen wie Flaschen, Verpackungen und Rohre.

Celcon®:
Celon® ist ein gebräuchlicher Markenname für Acetal, auch bekannt als Polyoxymethylen (POM), Polyacetal oder Polyformaldehyd. Dieser Thermoplast bietet hervorragende Zähigkeit, hervorragende Verschleißfestigkeit, Kriechfestigkeit und chemische Lösungsmittelbeständigkeit, einfache Einfärbung, gute Wärmeverformung und geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Celcon® bietet außerdem eine hohe Steifigkeit und hervorragende Dimensionsstabilität.

LDPE:
Die flexibelste Art von Polyethylen, Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), bietet hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit, hohe Schlagfestigkeit, gute chemische Beständigkeit und Lichtdurchlässigkeit. LDPE ist eine kostengünstige Option, zudem wetterfest und lässt sich mit den meisten Methoden problemlos verarbeiten.

Das richtige Harz finden
Die Auswahl Ihres Kunststoffmaterials kann eine entmutigende Aufgabe sein, aber der Auswahlprozess kann in ein paar einfache Schritte unterteilt werden. Wählen Sie zunächst die Materialfamilie aus, die Ihnen die meisten gewünschten Eigenschaften bietet. Wählen Sie nach der Festlegung die geeignete Qualität des Materialharzes aus. Online-Datenbanken können dabei helfen, einen Maßstab für die Arbeit bereitzustellen. UL Prospector (ehemals IDES) ist eine der bekanntesten Datenbanken zur Materialauswahl. MAT Web verfügt außerdem über eine umfangreiche Datenbank und die British Plastics Federation stellt hochrangige Daten und Beschreibungen bereit.

Kunststoffadditive zur Verbesserung der Eigenschaften
Verschiedene Harze haben unterschiedliche Eigenschaften, für die sie bekannt sind. Wie wir gesehen haben, enthalten die drei Harzfamilien (Commodity, Engineering und High-Performance/Specialty) sowohl amorphe als auch teilkristalline Alternativen. Je höher die Leistung, desto höher sind jedoch die Kosten. Um die Kosten niedrig zu halten, verwenden viele Hersteller Zusatzstoffe oder Füllstoffe, um erschwinglichen Materialien zu geringeren Kosten zusätzliche Eigenschaften zu verleihen.

Diese Additive können verwendet werden, um die Leistung zu verbessern oder dem Endprodukt andere Eigenschaften zu verleihen. Nachfolgend sind einige der häufigsten Additivanwendungen aufgeführt:

*Antimikrobiell – Zusatzstoffe, die in lebensmittelbezogenen Anwendungen oder Verbraucherprodukten mit hohem Kontakt verwendet werden.
*Antistatika – Zusätze, die die Leitung statischer Elektrizität verringern und häufig in empfindlicher Elektronik verwendet werden.
*Weichmacher und Fasern – Weichmacher machen ein Harz geschmeidiger, während Fasern für mehr Festigkeit und Steifheit sorgen.
*Flammschutzmittel – Diese Zusatzstoffe machen Produkte feuerbeständig.
*Optische Aufheller – Zusatzstoffe zur Verbesserung des Weißgrades.
*Farbstoffe – Zusatzstoffe, die Farbe oder Spezialeffekte wie Fluoreszenz oder Perlglanz verleihen.

Die endgültige Auswahl
Die Wahl des richtigen Materials für ein Projekt ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Herstellung perfekter Kunststoffteile. Die Fortschritte in der Polymerwissenschaft haben dazu beigetragen, eine große Auswahl an Harzen zu entwickeln. Es ist wichtig, mit einem Spritzgießer zusammenzuarbeiten, der Erfahrung mit einer Vielzahl von Harzen und Anwendungen hat, einschließlich Harzen, die FDA, RoHS, REACH und NSF entsprechen.

DJmolding ist bestrebt, seinen Kunden die hochwertigsten Kunststoffspritzgussprodukte der Branche anzubieten. Wir verstehen die einzigartigen Herausforderungen, denen sich Produktentwickler und Hersteller in jeder Branche gegenübersehen. Wir sind nicht nur Hersteller – wir sind Innovatoren. Unser Ziel ist es, Ihnen für jede Anwendung die perfekte Materiallösung zu bieten.