Konstrukteure von Spritzgussformen müssen diese vier Konzepte wirklich verstehen

A. Flüssigkeit
Verschiedene Formen von Thermoplasten weisen unterschiedliche Prozessleistung, Schrumpfleistung, physikalische und mechanische Eigenschaften usw. auf.
Im Allgemeinen ist bei kristallinen Kunststoffen die Fließfähigkeit besser, wenn die Verarbeitungstemperatur höher als ihr Schmelzpunkt ist, sie können den Hohlraum schnell füllen und der erforderliche Einspritzdruck kann auch geringer sein. Amorphe Kunststoffe haben eine schlechte Fließfähigkeit, daher ist die Einspritzgeschwindigkeit in die Kavität langsamer und der erforderliche Einspritzdruck ist auch höher. Daher kann beim Entwerfen der Form eine angemessene Größe des Angusssystems entsprechend der Fließfähigkeit des Kunststoffs entworfen werden. Einerseits kann dadurch vermieden werden, dass das Angusssystem zu groß wird und Material verschwendet wird, und gleichzeitig wird der Spritzgusszyklus verlängert. Andererseits kann dadurch vermieden werden, dass die Größe des Angusssystems zu klein wird und es zu Schwierigkeiten beim Füllen und Halten des Drucks kommt. Natürlich gibt es Ausnahmen. Obwohl beispielsweise Polystyrol ein amorpher Kunststoff ist, weist er eine gute Fließfähigkeit auf. Zu den Indikatoren, die die Fließfähigkeit widerspiegeln, gehören normalerweise der Schmelzindex (MFR) und die scheinbare Viskosität. MFR bezieht sich auf die Masse der Schmelze, die alle 10 Minuten bei einer bestimmten Temperatur und Belastung im Schmelzdurchflussmesser aus der Standardkapillare fließt. Seine Einheit ist g/10min. Bei hochmolekularen Polymeren folgt ihr Fließverhalten unter normalen Spritzgussbedingungen nicht dem Newtonschen Fließgesetz und gehört zu den nicht-Newtonschen Flüssigkeiten. Das Verhältnis ihrer Fließscherspannung zur Schergeschwindigkeit wird als scheinbare Viskosität bezeichnet. Die scheinbare Viskosität ist bei einer bestimmten Temperatur nicht konstant und kann sich mit der Scherbeanspruchung, der Schergeschwindigkeit und sogar mit der Zeit ändern.
B. Schwindung
Thermoplastische Kunststoffe unterliegen vom geschmolzenen Zustand bis zum erstarrten Zustand einer unterschiedlich starken Volumenschrumpfung. Kristalline Kunststoffe weisen im Allgemeinen eine größere Schrumpfungsrate und einen größeren Schrumpfungsbereich auf als amorphe Kunststoffe und werden durch den Formprozess leichter beeinflusst. Die Schrumpfungsrate von kristallinen Kunststoffen beträgt im Allgemeinen 1,0 % bis 3,0 %, während die Schrumpfungsrate von amorphen Kunststoffen 0,4 % bis 0,8 % beträgt. Bei kristallinen Kunststoffen sollte auch deren Nachschrumpfung berücksichtigt werden, da sie nach der Nachkristallisation bei Raumtemperatur nach der Entformung weiter schrumpfen können. Das Ausmaß der Nachschrumpfung hängt von der Dicke des Produkts und der Umgebungstemperatur ab. Je dicker das Produkt ist, desto größer ist die Nachschrumpfung.
Anhang 2-1: Formschrumpfung gängiger Kunststoffe

C. Rheologie
Die Rheologie von Polymeren bezieht sich auf die Beziehung zwischen Spannung, Verformung, Verformungsgeschwindigkeit und Viskosität während der Verarbeitung. Dabei kommt es auf den Einfluss von Temperatur, Druck, Zeit, Molekülstruktur, Molekulargewicht und deren Verteilung auf diese Faktoren an. Entsprechend der Rheologie von Kunststoffen können Kunststoffe in scherempfindliche Materialien und wärmeempfindliche Materialien unterteilt werden. Je stärker die Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängt, desto schneller nimmt die Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit ab. Dieser Kunststoff gehört zu den scherempfindlichen Kunststoffen. Zu den gängigen scherempfindlichen Kunststoffen gehören ABS, PS, PE, PP, POM usw. Wenn die Schmelzviskosität stärker von der Temperatur abhängt und die Viskosität mit zunehmender Temperatur schneller abnimmt, gehört dieser Kunststoff zu den wärmeempfindlichen Kunststoffen. Zu den gängigen wärmeempfindlichen Kunststoffen gehören PC, PA, PMMA usw. Bei hochmolekularen Polymeren hat die Scherrate einen Einfluss auf die Viskosität der beiden oben genannten Materialien. Die Erhöhung der Schergeschwindigkeit kann die Viskosität der Schmelze in unterschiedlichem Maße verringern und dazu führen, dass die Schmelze das Phänomen der „Strukturviskosität“ erzeugt. Daher gilt bei der Auslegung des Angusssystems nicht, dass der Druckabfall umso geringer ist, je größer die Angussgröße ist. Eine richtig kleine Angussgröße kann die Schergeschwindigkeit der Schmelze erhöhen, um die Viskosität zu verringern und den Druckabfall weiter zu verringern. Dieser Effekt ist bei scherempfindlichen Materialien deutlicher. Eine kleinere Angussgröße kann die Schergeschwindigkeit der Schmelze erhöhen, eine große Menge an Reibungswärme erzeugen, die Schmelztemperatur erheblich erhöhen und die Schmelzviskosität entsprechend verringern, wodurch die Fließfähigkeit erhöht wird. Daher ist bei scherempfindlichen Kunststoffen häufig der Einsatz eines kleinen Angusses erfolgreich. Wenn jedoch die Wandstärke des Produkts dicker ist, sollte die Angussgröße entsprechend vergrößert werden, um die Erstarrungszeit des Angusses unter Berücksichtigung der Druckhaltung zu verlängern.
D. Orientierungseffekt
Ein weiterer Faktor, der die Leistung des Produkts beeinflusst, ist der Orientierungseffekt der Kunststoffschmelze während des Fließvorgangs. Die Makromoleküle der Kunststoffschmelze werden unter Einwirkung äußerer Kraft gedehnt und entlang der Fließrichtung parallel zueinander angeordnet. Diese Anordnung wird im festen Produkt eingefroren, bevor der Kunststoff abkühlt und sich verfestigt, wodurch ein Orientierungseffekt entsteht. Der Orientierungseffekt schwächt die Integrität des Produkts, was sich in inkonsistenten physikalischen und mechanischen Eigenschaften in verschiedenen Richtungen äußert, und kann auch zu einer ungleichmäßigen Schrumpfung in verschiedene Richtungen führen, was zu Verwerfungen und Verformungen des Produkts führen kann. Je nach Form der Krafteinwirkung auf die Makromoleküle in der Schmelze und Art der Einwirkung kann man sie in „Fließorientierung“ unter Scherbeanspruchung und „Streckorientierung“ unter Zugeinwirkung unterteilen. Die Faktoren, die die Orientierung steuern, sind folgende:
(1) Die Verringerung der Schmelztemperatur und der Formtemperatur verstärkt den Orientierungseffekt;
(2) Die Erhöhung des Einspritzdrucks kann die Schergeschwindigkeit und Scherspannung erhöhen und den Orientierungseffekt verstärken;
(3) Je dünner die Produktdicke, desto stärker der Orientierungseffekt;
(4) Je größer die Gate-Größe ist, desto stärker ist der Orientierungseffekt.
Manchmal werden spezielle Maßnahmen ergriffen, um den Orientierungseffekt zu verstärken, sodass die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit in Orientierungsrichtung verbessert werden. Wie Stretchfolie, Scharnier usw.