Folie - mueller

Anleitung zur Metallisierung von Kunststoffen der Firma
General Electric Plastics B.V.
Sehr geehrte Damen und Herren,
in der Anlage erhalten Sie eine Anleitung zur Verarbeitung von Lexan® Folien.
Für weitere Informationen und Anfragen stehen Ihnen gerne zur Verfügung.
Deutschland
Dr. D. Müller GmbH
Zeppelinring 18
D- 26197 Ahlhorn
Tel.: +49 (0) 44 35 / 97 10 10
Fax: +49 (0) 44 35 / 97 10 11
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www.mueller-ahlhorn.com
Twitter: muellerahlhorn
Großbritannien
Dr. D. Mueller (UK) Limited
Tel.: +44 (0) 13 84 48 28 06
Fax: +44 (0) 13 84 48 28 08
[email protected]
Brasilien
Dr. D. Mueller GmbH
Tel.: +55 19 / 32 46 32 16
Fax: +55 19 / 32 16 62 29
[email protected]
Lexan® ist eingetragenes Markenzeichen der Firma General Electric Plastics B.V.
GE Structured Products
Lexan® In-Mould Folien
Eine Anleitung zum Konstruieren,
Umformen und Spritzgießen mit
siebgedruckten Lexan® Folien
Index
2
Einführung
3
Verfahrensüberblick
4
Werkstoffauswahl
Folienauswahl
Kunststoffauswahl
Farbenauswahl
7
7
8
8
Hinweise zum Entwurf und zu den Werkzeugen
Umformen
Besäumen
Spritzgießen
9
9
9
10
Hinweise zur Verarbeitung
Siebdruck
Umformen
Spritzgießen
Spezielle Hinweise zur Folienrückseite
17
17
18
19
20
Anhang
IMD-kompatible Farben
Graphische Folien Produktangebot
22
22
Einführung
Eine der wirkungsvollsten und kostengünstigsten
Möglichkeiten, ein Teil zu dekorieren, wird während
des Spritzgießprozesses geboten. Beim In Mould
Decoration (IMD) – Prozeß wird eine dekorierte
Lexan® Folie in die Kavität des Gießwerkzeuges
eingelegt und hinterspritzt.
Der IMD-Prozeß kann mehrere Vorteile gegenüber
anderen Dekorationsmethoden bieten:
Design-Flexibilität
• In Mould Graphiken können für eine
Produktunterscheidung bei Konsumprodukten
dienen.
• Schnelle Schriftwechsel mit dem gleichen
Spritzgießwerkzeug.
• Komplexe 3D-Teile können dekoriert werden.
Produktivität bei der Herstellung
• Die Teile können in einem Arbeitsgang dekoriert
und gespritzt werden.
• Verfahrens- und Arbeitskosten können verringert
werden.
• Sekundär-Arbeitsgänge wie Kleben können
eliminiert werden.
• Die IMD-Folie verbleibt für immer am Teil.
Zur Optimierung von IMD sollten einige
Vorbereitungen getroffen werden:
•
•
•
•
•
•
Auswahl der richtigen Lexan Folie mit der
korrekten Stärke.
Festlegung, welche Oberfläche dekoriert
werden soll.
Siebdruck der Graphik unter Berücksichtigung
der Teileästhetik und des Angußsystems.
Bei einem 3D-Teil Zugang zur Vakuumform- oder
Kaltformtechnik.
Kenntnis der Kundendaten und -anforderungen
für das Programm.
Auswahl von kompatiblen Folien-/Kunststoff-/
Farbenkombinationen (wir empfehlen die
Verwendung von Lexan Folie für das
Foliensubstrat und kompatible technische
Thermoplaste wie z.B. Lexan®, Cycoloy®, Valox®,
und Xenoy®).
Verfahrenshinweise
• Druck
• Formung
• Spritzgießen
Märkte/Anwendungen
Es gibt mehrere Marktbereiche, in denen IMD
angewendet wird oder derzeit auf dem Markt
vertreten ist. Die Schlüsselbereiche sind:
Automobilbau, Gerätebau, Computer,
Büromaschinen und Telekommunikation.
Marktförderer in diesen Bereichen sind:
Automobilbau
• Design-Freiheit (dreidimensionale Graphiken)
• Ergonomie und Styling – harmonische
Innenausstattung
• Integrierung verschiedener Bauteile
• Kosteneinsparung
• Funktionelle, hinterleuchtete Teile
• Wiederverwertbarkeit
Gerätebau
• Kosteneinsparungen
• Kratzfestigkeit
• Produktdifferenzierung durch Styling
Computer, Büromaschinen
• Produktdifferenzierung
• Wiederverwertbarkeit
• Herstellflexibilität hinsichtlich des Designs
Telekommunikation
• Produktdifferenzierung
• Linsenintegrierung
• Kratzfestigkeit
• Dünnwand-Design
In dieser Anleitung werden verschiedene
Bestandteile des IMD-Verfahrens behandelt:
Werkstoffauswahl
• Folie
• Kunststoff
• Farbe
Design- & Werkzeughinweise
• Formung
• Besäumen
• Umformen
3
Ve r f a h re n s ü b e r b l i c k
IMD
Abbildung 2: Schema des IMD-Verfahrens
Beim IMD-Verfahren kann ein Spritzguß- oder Preßteil
während des Spritzgießzyklus dekoriert werden.
IMD wird auch als Insert Moulding bezeichnet. Beim
IMD-Verfahren wird ein flaches oder vorgeformtes
und dekoriertes Folienteil vor dem Spritzgießverfahren in die Werkzeugkavität eingelegt. IMD
besitzt viele Vorteile gegenüber der herkömmlichen
Beschichtung mit einer bedruckten Folie. Bei einer
typischen Folienbeschichtung muß ein Foliensubstrat
(entweder die erste oder die zweite Oberfläche)
bedruckt und dann ein Klebstoff mit einer schützenden
Trennfolie aufgetragen werden. Dieser Prozeß wird
in Abbildung 1 gezeigt. Die Trennfolie wird dann
entfernt und die Folien-/Klebstoffkombination wird
dann auf dem gegossenen Teil angebracht.
Folie
Einlegen der
Folie in die Form
Spritzgießwerkzeug (offen)
mit bedruckter Folie
Erste Oberfläche dekoriert
Folie
Fertiggestelltes Teil mit zweiter
Oberfläche dekoriert
Abbildung 1: Herkömmliche Etikettenmethode
Folie
Lexan Folie
Dekorativer Druck
Spritzgegossener
Kunststoff
Gegossenes Teil
Richtige
Wahl
Klebstoffschicht
Vorteile von IMD
• Die Beschichtung mit Etiketten entfällt
• Teure und umweltfeindliche Klebstoffe auf
Lösungsmittelbasis entfallen
• Sekundäre Arbeitsgänge für den
Beschichtungsauftrag entfallen
• 3-D Graphikteile sind möglich
• Gleiche Lebensdauer wie das Teil
• Kostengünstigere Methode zum Dekorieren von
Funktionsteilen
Folie
Dieses ist das am einfachsten zu produzierende
IMD-Teil. Ein Schema zur
Herstellung dieses IMD-Typs
wird in Abb. 3 gezeigt.
Die Lexan Folie wird auf
der ersten oder zweiten Oberfläche dekoriert, auf
die richtige Größe geschnitten und in einem für IMD
vorgesehenen Spritzgießwerkzeug positioniert und
fixiert. Dann wird die Folie hinterspritzt und ein
fertiggestelltes Teil ausgeworfen, das keine oder nur
wenige Sekundärarbeitsgänge erfordert.
Flaches Folienteil/
Graphiken auf der
ersten oder zweiten
Oberfläche
Abbildung 3: IMD-Verfahren: Flaches Folienteil/Graphiken
auf der ersten oder zweiten Oberfläche
Dekorierte LEXAN Folie
Das IMD-Verfahren
Das IMD-Verfahren wird in der Abbildung 2 gezeigt.
Es folgt eine Beschreibung der notwendigen
Schritte des IMD-Verfahrens für eine Reihe
verschiedener Anwendungstypen. Alle Details für
jedes Verfahren werden weiter unten in dieser
Anleitung behandelt.
Auf richtige Größe stanzen/zuschneiden
Weiterleitung zum Spritzgießen
Positionierung und Fixierung der Folie im Werkzeug
Spritzgießen des Teils
Design-Werkzeug
für IMD-Anwendung
Auswahl des Kunststoffes
je nach Produkt-/
Verfahrensanforderungen
Auswurf des fertigen Teils
4
Ve r f a h re n s ü b e r b l i c k
Dieses Teil ist dem flachen
Teil mit Graphiken auf der
ersten Oberfläche ähnlich,
die Graphiken werden jetzt
jedoch auf der Rückseite
oder zweiten Oberfläche der Folie siebgedruckt.
Bei diesem Teiletyp werden die Graphiken während
der gesamten Lebensdauer des Teils geschützt. Ein
Schema des IMD-Verfahrens zur Herstellung dieses
Teiletyps würde dem Schema in Abb. 3 ähneln.
Im Gegensatz zum vorherigen Verfahren müssen
jedoch widerstandsfähigere Farbsysteme verwendet
werden, und die Anguß- sowie Kunststoffwahl im
Spritzgießverfahren erfordern besondere
Aufmerksamkeit.
Flaches Folienteil/
Graphiken auf der
zweiten Oberfläche
Dieses Teil stellt eine
Gekrümmtes
Folienteil/Graphiken etwas größere
Herausforderung dar, da
auf der ersten
die Folie vor der
Oberfläche
Einführung in die
Spritzgießform vorgeformt
werden muß. Ein Schema zur Herstellung dieses
IMD-Typs wird in Abb. 4 gezeigt. Die Lexan Folie
wird zunächst oberflächendekoriert (Siebdruck,
Offsetdruck usw.), dann per Thermoformung oder
Kaltformung geformt und schließlich vor dem
Einlegen auf die entsprechende Größe
zugeschnitten.
Abbildung 4: IMD-Verfahren: Gekrümmtes
Folienteil/Graphiken auf der ersten oder
zweiten Oberfläche
Dekorierte Lexan Folie
Je nach Teile-Design Thermooder Kaltformung der Folie
Auf richtige Größe stanzen/zuschneiden
Weiterleitung zum Spritzgießvorgang
Positionierung und Fixierung der Folie im Werkzeug
Spritzgießen des Teils
Design-Werkzeug für
IMD-Anwendung
Auswahl des
Kunststoffes je nach Produkt-/
Verfahrensanforderungen
Auswurf des fertigen Teils
Dieses IMD-Teil stellt die
größte Herausforderung
aller herzustellenden Typen
dar, da es die Komplexität
der Folienformung mit den
Schwierigkeiten des
Spritzens von Kunststoff auf die Oberfläche mit den
gedruckten Graphiken kombiniert. Ein Schema des
IMD-Verfahrens zur Herstellung dieses Teiletyps
würde dem Schema in Abb. 4 ähneln; die Graphiken
befinden sich jedoch auf der zweiten Oberfläche
(Rückseite) der Folie.
Gekrümmtes
Folienteil/Graphiken
auf der zweiten
Oberfläche
5
Ty p i s c h e A n w e n d u n g e n
Telekommunikationsteile
Kfz-Informationszentrum
Kfz-Bedienpanel
Klimabedienpanele im Kfz
Abdeckung für Automatikgetriebe
Frontplatte für Elektroherd
6
Werkstoffauswahl
Folienauswahl
Lexan Folie besitzt ein sehr gutes Eigenschaftsprofil,
um die verschiedenen Leistungsanforderungen von
Siebdruckern und anderen Endbenutzern zu erfüllen.
Die hohe Qualität, Klarheit und Stärke von Lexan Folie
verbessern die Verwendung von Farbe in einem
geschützten Druck auf der zweiten Oberfläche ohne
Verlust an Tiefe oder Lebendigkeit. Die Folie ist nicht
nur dauerhaft, sondern auch ein leicht zu
dekorierendes Substrat, das eine gute Farbenhaftung
ohne jegliche Vorbehandlung gewährleistet. Sie ist in
einer Vielzahl von Standard- und HochleistungsQualitätsstufen erhältlich mit verschiedenen
Oberflächengüten und -texturen.
Lexan Folie bietet u.a. die folgenden
Verarbeitungsoptionen:
•
•
•
•
•
•
Die unbeschichtete Lexan
Folie ist einer der hochwertigsten Graphikwerkstoffe in der Industrie.
Lexan Folien bieten sehr gute optische Eigenschaften und mechanische Vorteile. Unbeschichtete
Lexan Folien können in folgenden Bereichen sehr
gut verwendet werden: Automobilbau, Klein- und
Großhaushaltsgeräte, Computer und Büromaschinen
sowie Telekommunikation. Im Anhang sind die Sorten
der Graphikfolien aufgeführt. Flammenhemmende
Sorten sind ebenfalls erhältlich.
Unbeschichtete
Lexan Folien
Selektive Texturtechnik für Kratzfestigkeit,
geringe Blendung und Design-Flexibilität.
Einprägen verschiedener Konfigurationen zur
Erkennung durch Tasten oder Dekoration.
Verschwindeffekt-Graphiken für scharfe, saubere
und sehr gut lesbare Anzeigen.
Transparente Farben für Design-Flexibilität und
kostenwirksame Produktion von LED/LCDFenstern und hinterleuchteten Anzeigen.
Scharfe, hochpräzise Stanzung.
Tiefzieh-thermoformbar, wenn unbeschichtet.
Lexan Hochleistungs- Die Lexan HP Folien bilden
folien (HP)
ein Programm beschichteter
Hochleistungs-Folien, die
eine sehr gute Leistungsfähigkeit besitzen und zur Verbesserung des
Produktivitäts-/Kostenverhältnisses beitragen. Lexan
HP Folien sind in drei Glanzstufen von glasähnlicher
(92) bis matter (12) Erscheinungsform erhältlich.
Zusätzlich sind Lexan HP Folien (HP##S und HP##H)
in zwei Chemikalien- und Kratzfestigkeitsstufen
erhältlich, um einen großen Bereich von Anwendungsanforderungen abzudecken. Außerdem gewähren die
witterungsbeständigen Lexan HP Folien (HP##W)
eine langandauernde, preiswerte AußeneinsatzLeistungsfähigkeit. Lexan HP Folien sollten nur für
flache IMD-Teile verwendet werden.
Tabelle 1: Vorteile von Lexan Folie
Merkmale von Lexan Folie Siebdruck-Vorteile
Endverwender-Vorteile
Klarheit
Keine Trübung, unabhängig von
der Stärke. Zeigt unverfälschte Farben
bei rückseitigem Druck.
Gut geeignet für LED/LCD-Fenster.
Rückwärtige Druck auch bei großen
Stärken.
Bedruckbarkeit
Siebdruck ohne Oberflächenvorbehandlung.
Kompatibilität mit vielen UV-Farben und
herkömmlichen Farben auf Lösungsmittelbasis.
Bietet zahlreiche Möglichkeiten zum
Erzielen einer Reihe von graphischen
Effekten. Ermöglicht komplizierte
graphische Designs.
Wärmebeständigkeit
Ermöglicht eine Paßgenauigkeit mit
engen Toleranzen nach wiederholten
Erwärmungs- und Trocknungszyklen.
Kann in nächster Nähe von Lichtquellen
verwendet werden. Sehr gute
Einsatzeigenschaften bis 135°C
(Dauergebrauchstemperatur 115°C).
Oberflächengüten
Verschleißbeständige und nicht
reflektierende Oberflächengüten sind
während des Verfahrens kratzbeständig und
tragen zur Verringerung von Problemen
durch die statische Aufladung bei.
Trägt zur Vermeidung von
Beschädigungen und übermäßiger
Blendung bei.
Brennbarkeit
Lexan Graphik-Folien besitzen
verschiedene UV-Einstufungen.
FR Folien (UL 94* V-0 und VTM-0)
sind erhältlich.
Zulassung gemäß UL und anderen
Brennbarkeit-Codes.
* Dieser Test dient nicht dazu, Gefahren aufzuzeigen, die von diesem oder jeglichem anderen Werkstoff bei einem tatsächlichen
Brandfall ausgehen.
7
Werkstoffauswahl
Eine der wichtigsten richtig
auszuwählenden Bestandteile des IMD-Verfahrens
sind die Folie und der Kunststoff. Da die Folie
dekoriert wird, ist Lexan Folie in den meisten Fällen
die bevorzugte Wahl. Die Wahl des Lexan Folientyps
hängt von den Eigenschaften des Teils und der
Endanwendung ab. Bei IMD-Teilen, die eine Oberflächentextur erfordern oder dreidimensional sind,
wird eine unbeschichtete Lexan Folie (z.B.: 8010
oder 8B35) empfohlen. Typische Anwendungen sind
u.a. Automobil- und Telekommunikationsteile. Wenn
das Teil jedoch chemikalien- oder verschleißbeständig
sein soll, dann empfehlen wir eine beschichtete
Lexan Folie (z.B.: HP##S, HP##H oder HP##W).
In diesem Fall wäre das Teil nur flach oder zweidimensional. Verbreitete Anwendungen, bei denen
Lexan HP Folien verwendet werden, sind z.B. Haushaltsgeräte oder Telekommunikationsteile. Für IMDTeile sollten Mindest-Folienstärken von 0,175 bis
0,250 mm verwendet werden. Es wird wie immer
ein Test mit Prototypen empfohlen, damit eine gute
Leistung bei der Endbenutzung gewährleistet wird.
Farbenauswahl
Typische IMD-Anwendungen, bei denen
Lexan Folien verwendet werden
• Dekorative Oberflächen und Etiketten
• Namenschilder und -etiketten
• Hinterleuchtete Kfz-Informationszentren
• Heizungs-Klima-/Radio-Panele in Automobilen
• Geräteabdeckungen
• Linsen für Pager und Mobiltelefone
• Bedienknöpfe im Autoinnenraum
Es handelt sich um folgende Farben:
• Naz-dar 9600
• Colonial/Coates Serie C-37
• Marabuwerke IMD Spezialfarbe 3060
• Nor-Cote (UK) IMD Farbenserie
Folienauswahl
Kunststoffauswahl
Der andere auszuwählende Bestandteil eines IMDTeils ist der Kunststoff. Wir haben im allgemeinen
festgestellt, daß Lexan Folien gut an Lexan Kunststoffen oder an Kunststoffen mit Polycarbonat wie zum
Beispiel Cycoloy oder Xenoy sowie einigen Valox
Kunststoffen haften. GE Plastics hat eine detaillierte
Untersuchung über die Haftung von verschiedenen
Kunststoffen an verschiedenen Typen von Lexan,
Valox und Ultem Folien durchgeführt. Die Ergebnisse
dieser Untersuchung werden in Tabelle 2 aufgeführt.
Bevor eine Farbe ausgewählt werden kann, muß
bestimmt werden, ob die erste oder zweite
Oberfläche der Folie bedruckt wird. Diese Auswahl
hängt von den Eigenschaften des Teils und der
Endanwendung ab. Bei der Dekoration der ersten
Oberfläche wird auf der Ober- oder Vorderseite der
Folie gedruckt. Bei der Dekoration der zweiten
Oberfläche wird auf der Unter- oder Rückseite der
Folie gedruckt. In Abb. 5 wird der Unterschied
zwischen dem Druck auf der ersten und der zweiten
Oberfläche gezeigt.
Dieses Handbuch enthält eine Liste mit Farben, die
für eine Dekoration der ersten Oberfläche von Lexan
Folien für IMD empfohlen werden.
Für die Dekoration der zweiten Oberfläche müssen
robustere Farbsysteme verwendet werden, damit
die Farbe während des Form- und Spritzvorgangs
ausreichend haftet. Bewertungen verschiedener
Farben haben gezeigt, daß es derzeit vier
Farbsysteme gibt, die für IMD-Teile mit Druck auf
der zweiten Oberfläche geeignet sind.
Diese Farben besitzen die beste Haftung auf der
zweiten Oberfläche, Flexibilität sowie eine verbesserte
Farbresistenz in den Angußbereichen. Sie können für
die Dekoration auf der ersten oder der zweiten Oberfläche verwendet werden. Die Kontaktadressen sind
im Anhang aufgeführt.
Abbildung 5: Dekoration der ersten bzw. der zweiten
Oberfläche
Folie
Erste Oberfläche
oder Folienvorderseite
(ungeschützt)
spritzgegossenes Teil
Tabelle 2: Haftung von unbedruckten Folien an
Kunststoffsubstraten
Kunststoff
Lexan
(PC)
Valox
FR
Folie
Lexan
FR
Folie
+
+
+
+
+
Xenoy
(PC/PBT)
+
+
+
+
+
Valox 325
(PBT)
+
0
+
0
+
Cycoloy
(ABS/PC)
+
+
0
+
+
Haftung:
8
Polierte Texturierte Lexan
Lexan
Lexan
HP
Folie
Folie
Folie
+ = Gut (10 lbs/linear inch oder besser)
0 = Mäßig (5-10 lbs/linear inch)
Zweite Oberfläche
oder Folienrückseite
(zum spritzgegossenen
Teil gewandt)
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Formen für Folien
Prototyp-Formen können mit gewöhnlichen
Werkstoffen wie z.B. Gips, Hartholz, Glasfaser,
syntaktischem Schaumstoff und Silikon gefertigt
werden. Mit diesen Werkstoffen kann relativ leicht
gearbeitet, und es können kleinere Änderungen
vorgenommen werden.
EMPFEHLUNGEN:
Es ist eine weitverbreitete Praxis unter Konstrukteuren,
die voller Enthusiasmus mit IMD experimentieren
wollen, einen Silikonabdruck von einer existierenden
Spritzgießform zu nehmen. Dieses Verfahren ist für
eine anfängliche Machbarkeitsstudie geeignet, aber
denken Sie daran, daß die geformten Folienproben
aufgrund einer Kombination aus Werkstoffschrumpfung
und Ausdehnung des Gießmaterials nicht genau in
die Kavität der Form passen.
Dies führt häufig zu einer schlechten Paßgenauigkeit
in der Kavität, besonders bei komplexen dreidimensionalen Teilen, und könnte zu einem schlechten
Erscheinungsbild der IMD-Teile führen. Um ordentlich
passende Folieneinlagen für eine existierende
Spritzgießform zu bekommen, sollte die PrototypGießform mit Hilfe der technischen Zeichnungen
der Spritzgießform hergestellt werden.
Nach Erstellung der Machbarkeitsstudie sollten jedoch
speziell für IMD entworfene Form- und Spritzgießwerkzeuge gebaut werden. Produktionsformen für
die Verwendung von Lexan Folie sollten aus dauerhafteren Werkstoffen gebaut werden, wie z.B.
gegossenes oder maschinell bearbeitetes Aluminium,
Stahl oder mit Metall vermischtes Epoxidharz.
Leitende Formen sollten von innen auf eine Temperatur
von 120°C erhitzt werden.
Das warmgeformte Lexan
Teil zieht sich nach der
Entnahme aus der Form bei
der Abkühlung zusammen. Diese Schwindung ist
vorhersehbar und muß berücksichtigt werden, wenn
die Formengröße berechnet wird, um die richtige
Größe des fertigen Lexan Teils zu gewährleisten.
Die Ausdehnung der Form bei Betriebstemperatur
muß auch berücksichtigt werden, wenn die
Abmessungen des fertigen Teils wichtig sind.
Normalerweise schwindet die Lexan Folie je nach
den Formbedingungen des Verfahrens um ungefähr
0,5 bis 0,9% (zum Beispiel: 0,005 bis 0,009 cm pro cm).
Die Wärmeausdehnung des Formwerkstoffs bei
einer Betriebstemperatur von 120°C muß von der
Schwindung der Lexan Folie abgezogen werden,
um genaue Formabmessungen zu erhalten.
Formenentwurf
Formschräge für die Formschrägen von 5 bis 7
Vakuum-Umformung Grad werden empfohlen,
um die Teilentnahme bei
Positiv-Werkzeugen zu
erleichtern. Bei Negativ-Werkzeugen ist weniger
(1 bis 2 Grad) erforderlich. Siehe Abb. 6.
Zur Optimierung der Teilequalität und zur
Erleichterung der richtigen Stärkeverteilung müssen
alle Formenecken mit einem Radius von 1x die
Werkstoffstärke versehen werden. Je größer die
Radien umso besser.
Vakuumevakuierungsbereiche sind in allen
Abschnitten der Form notwendig, wo das Teil
detailgenau sein muß. Kleine Vakuumschlitze
oder in einem Abstand von 13 mm gebohrte
Vakuumlöcher mit einem Durchmesser von ca. 0,50
mm sind normalerweise ausreichend. Die Formen
sollten nicht hochglanzpoliert werden, da glatte
Oberflächen Luft einschließen. Mattieren Sie alle
Formenoberflächen mit Schmirgelpapier der
Körnung 500 oder 600. Die kleinen, durch das
Schmirgeln erzeugten Kanäle bilden mikroskopische
Passagen zur Luftevakuierung.
Abbildung 6
Positiv-Werkzeug
5-7
pro Seite
R
R
R
R
1-2
pro Seite
Negativ-Werkzeug
Besäumwerkzeugentwurf für Folien
Ein wichtiger Aspekt des
IMD-Prozesses sind die
Größe und die gleichbleibenden Abmessungen der gedruckten Teile.
Normalerweise können zweidimensionale Lexan
Folien mit Hilfe von Bandstahlschnitt, geführtem
Eisenwerkzeug oder in geringerem Maße mit
Drehstanzen gestanzt werden. Die mit 70 N/mm2 im
Vergleich zu Metall relativ geringe Scherfestigkeit
von Lexan Folie vereinfacht und erleichtert den
Werkzeugentwurf und den Prozeß. Die Folienteile
können je nach Pressenkraft, Arbeitsbereich und
Materialstärke einzeln oder zu mehreren gestanzt
werden. Die zum Stanzen von Lexan Folien
erforderliche Pressenkraft kann durch folgende
einfache Formel bestimmt werden:
Stanzen
F =
PA
9,000 N/t
F = Pressengewicht
P = Scherfestigkeit von Lexan Folie
A = Querschnittsfläche
Die Querschnitts- oder Scherfläche kann ermittelt
werden, indem die Gesamtlänge des Schnittes mit
der Folienstärke multipliziert wird.
Die beliebteste und kostengünstigste Stanztechnik
ist der Bandstahlschnitt. Im allgemeinen wird ein
9
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
2-Punkt-Bandstahl (0,71 mm stark) zum Stanzen von
Lexan Folien mit bis zu 0,375 mm Stärke verwendet,
während ein 3-Punkt-Bandstahl (1,1 mm) für Folien
verwendet wird, die stärker als 0,375 mm sind.
Bandstähle werden nach drei verschiedenen
Methoden hergestellt: Laser, Block und Säge.
Im allgemeinen haben die mit Laser hergestellten
Messer die genauesten Abmessungstoleranzen
(bis zu 0,13 mm), während die mit Säge hergestellten
Messer die geringsten bietet (0,78 mm).
•
•
•
•
•
•
Bei der Herstellung wird der Bandstahl in ein vorgeschnittenes Muster in einem Holzbrett eingepaßt.
Ein Abstreifgummi auf beiden Seiten des Bandstahls
erleichtert den Teileauswurf. Im allgemeinen sollte
sich der Abstreifgummi nicht mehr als 3,2 mm über der
Bandstahlhöhe befinden. In der folgenden Abbildung
wird ein typisches Bandstahlwerkzeug gezeigt.
Abbildung 7: Bandstahlwerkzeug
Je nach Bandstahldesign, Teilegröße und -form
sowie Folienstärke weichen die gestanzten Teile
Holz
Schaumstoffgummi
Bandstahl
Folie
Auflageplatte
leicht von der Bandstahlgröße ab: die Löcher sind
kleiner und die Aussparungen größer.
Deshalb werden Stanzen normalerweise am
entsprechenden Toleranzbereichsende hergestellt.
Zum Beispiel werden Bandstähle zum Stanzen von
Löchern leicht größer ausgelegt, als die auf der
Zeichnung angegebene Teilegröße.
Mit Auflageplattenpressen, die eine Regulierung
zum Stanzen mit engen Toleranzen besitzen, können
Lexan Folien erfolgreich “überlappend gestanzt”
werden. Beim überlappenden Stanzen wird eine
seitliche Fase empfohlen.
Schließlich werden zwei weitere Methoden zum
Stanzen von Lexan Folie verwendet: geführtes Eisenwerkzeug und die Drehstanze. Stanzen mit geführtem
Eisen bestehen aus gehärteten positiven und negativen
Stanzenhälften. Beim Stanzen mit geführtem Eisen
wird die Folie geschert. Es wird zum Stanzen von
komplizierten Mustern, zum Aufrechterhalten von
engen Abmessungstoleranzen und zum Stanzen
von stärkeren Folien bei größerem Herstellumfang
von > 100 000 Teilen verwendet. Das Spiel zwischen
den Stanzhälften sollte unter 0,025 mm liegen.
Stanzenhersteller für Lexan Folie
• Marbach Werkzeugbau GmbH (49) 7131-47010
Heilbronn, Germany
• Welke and Company
(51) 121-264744
Hildesheim, Germany
• Lazor Form Dies Ltd.
(44) 161-430-6911
Stockport, Cheshire, UK
• Preco Industries International (44) 1843-848100
Kent, UK
10
Atlas Steel Rule Die
Elkhart, IN, USA
Janco
Dover, NY, USA
Display Pack
Grand Rapids, MI, USA
Edward D. Segen & Co., Inc.
Milford, CT, USA
The Stan-Allen Company
Ludlow, MA, USA
DV Die Cutting, Inc.
Danvers, MA, USA
(219) 295-0050
(603) 742-1581
(616) 451-3061
(203) 877-8203
(413) 589-9961
(508) 777-0300
Entwurf der Spritzgießform
Ein abgestimmter Entwurf des Spritzgieß- und des
Umformwerkzeugs ist wesentlich, um die richtige
Paßgenauigkeit der Einlage zu gewährleisten. Wenn
die Vorformung der Folie im Verhältnis zur Kavität
zu groß ist, können Falten in der Folie entstehen,
und wenn die Folie zu klein ist, kann sie gestreckt
werden und nachgeben.
Schrumpfungsberechnungen bilden einen wichtigen
Schritt beim Teileentwurf. Sie müssen bei der
Größenbestimmung des Thermoformwerkzeugs die
folgenden Schwindungsfaktoren berücksichtigen,
damit es die in die Spritzgießform einzulegende
Folie richtig umformt:
•
•
•
•
Wärmeausdehnung des Thermoformwerkzeugs
Schwindung der umgeformten Folie
Wärmeausdehnung des Spritzgießwerkzeugs
Schwindung des Kunststoffes
Die Folie sollte nicht zu lange im Spritzgießwerkzeug
verbleiben, um eine übermäßige Ausdehnung zu
vermeiden.
Sehen Sie auf allen Oberflächen in der Teilfuge oder
der Ansatzfuge eine Formschräge vor.
Normalerweise ist der
Auswurf des Teils aus der
Form umso leichter, desto
größer die Formschräge ist. Der Entwurf des IMDTeils hängt in höchstem Maße von der
Umformbarkeit der Folie ab. Normalerweise sind mit
Positiv-Werkzeugen nicht die hohen Umformgrade
und kleinen Formschrägen möglich, die bei
spritzgegossenen Teilen vorkommen. Formschrägen
unter 3 – 5” können zu Umformproblemen führen.
Die umgeformte Einlage sollte so harmonisch wie
möglich in die Kavität passen, so daß der Entwurf
des Spritzgießwerkzeugs durch den Entwurf des
Umformwerkzeugs diktiert wird. Denken Sie daran,
daß es viel einfacher und kostengünstiger ist, ein
Umformwerkzeug zu ändern, als eine
Spritzgießform.
Formschräge
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Der Teileentwurf wirkt sich
wesentlich auf die Herstellbarkeit eines IMD-Teils aus.
Deshalb wird es empfohlen,
daß der Formenbauer folgendes minimiert:
Hinweise zur
Teilegeometrie
•
•
•
•
•
•
Hohe Umformgrade
Nischen
scharfe Ecken oder Kanten
bedeutende Hinterschneidungen
Folienüberlagerung
abrupte Wandstärkeübergänge
Bei Teilen mit diesen Merkmalen kommt es zu
Faltenbildung, Verdünnung und Farbverlust in der
dekorierten Folie.
Ein ungleichmäßiger Kunststoffluß während des
Spritzgießens (Rennbahnbildung) kann Falten in der
Folie verursachen, so sollte wenn möglich eine
konstante Wandstärke beibehalten werden.
Spritzgießformen
Wählen Sie einen
Formenstahl mit großer
Härte und Verschleißbeständigkeit für eine dauerhafte Teilungslinie.
Eine Folie, die sich in der Trennlinie verfängt, könnte
das Werkzeug beschädigen, wenn das Werkzeug nicht
für die Unterbringung der Folie entworfen worden ist.
Es ist allgemein üblich, P-20 Stahl für den größten
Teil des Werkzeugs zu verwenden, sowie Stahl mit
einer Härte von Rc 55 oder höher im Trennlinienbereich. Gewöhnliche Formenwerkstoffe werden in
der Tabelle auf dieser Seite aufgeführt. Beim IMDProzeß müssen andere Standard-Formenbaupraktiken
angewendet werden.
Wichtige Forminformationen wie zum Beispiel die
Lage der Folie und die für Ihre IMD-Anwendung
besten Angußanordnungen können ebenfalls durch
das Arbeiten mit Prototypen gewonnen werden.
Diese Informationen können später auf die
Serienform übertragen werden.
Alle Gieß- und Galvanisierungsverfahren erfordern
ein Modell, daß originalgetreu nachgebildet wird.
Die Qualität und Dauerhaftigkeit der Prototypwerkzeuge hängt vom Verfahren ab. Einige Formen
produzieren weniger als 100 Teile, während andere
für mehrere tausend Teile funktionieren.
Die Kosten und der Zeitplan des Projekts können die
entscheidenden Faktoren bei der Wahl der zu
verwendenden Methode sein.
Im folgenden sind einige Möglichkeiten für
Prototyp-Spritzgießwerkzeuge aufgeführt:
Herkömmliche Bearbeitungspraktiken
• Stahl (ungehärtet)
• Aluminium
• Messing
Formwerkstoffe
Deshalb wird folgendes empfohlen:
• Verwenden Sie verschleißfesten Stahl, wenn Sie
mit Glas oder Mineral vermischte Kunststoffe
verarbeiten wollen.
• Konstruieren Sie bewegliche Stahlbauteile mit
anderen Legierungen und Härten als den Rest der
Form, um Abscheuern und hohen Verschleiß
durch Reibung zu vermeiden.
• Beachten Sie die gewünschte Güte. Polieren Sie
Kerne und Kavitäten mit einer Körnung von 400
oder höher, um eine glatte Güte mit maximalem
DOI zu erhalten. Texturierte Folien sind erhältlich,
und in der Form vorgesehene Texturen
funktionieren auch sehr gut.
Weiche, kostengünstigere
Formen können eine sehr
wichtige Rolle spielen,
indem sie Vorserienteile
für Marketing-Studien, Herstell-Montageanforderungen
und Dimensionierungen liefern oder dem Formenbauer eine Gelegenheit zur Bewertung einer
ungewöhnlichen Funktion geben.
PrototypWerkzeuge
Gießverfahren
• Kirksite (ein Metallgußwerkstoff)
• Aluminium
• Kunststoffe, Epoxidharze
Galvanisierverfahren
• Komplizierte Gehäuse können auf einem Original
vernickelt werden. Diese werden später verstärkt
und in einen Formenrahmen eingelegt.
Flammspritzen
• Beim Flammspritzen von Metall entsteht schnell
ein 3,18 mm starkes Gehäuse, das durch Einlegen
in einen herkömmlichen Rahmen weiter verstärkt
wird. Eine Reihe von Metallen, die in Drahtform
erhältlich sind, können für dieses Verfahren
verwendet werden.
Der Teileauswurf kann auf
verschiedene Weisen
erfolgen. Die Verwendung
von Abstreifplatten ist die am weitesten verbreitete
Methode des Teileauswurfs aufgrund des großen
Kontaktbereichs. Bei einem größeren
Kontaktbereich für den Teileauswurf ist die Gefahr
von induzierter Spannung im Gußteil geringer. Dies
führt zu einer besseren Maßhaltigkeit und
geringerer Teilebeschädigung. Die Verwendung von
Abstreifstangen ist eine andere gewöhnliche
Teileauswurfmethode mit einem guten
Kontaktbereich mit dem Teil.
Auswurfmethoden
11
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Tabelle 3: Gewöhnlich verwendete Stahltypen für Spritzgießformen
USA Code
DIN Code
Verwendet für
Anmerkungen
M-2
1-3343
Kernstifte, Angußeinlagen.
A6
1-2162
1-2764
Kavität, Kern oder Einlagen
Kavität, Kern oder Einlagen
Extreme Härte,Verschleißfestigkeit
mit guter Zähigkeit.
Oberflächengehärtet
Oberflächengehärtet
Hochglanzpolierung möglich
Druckfestigkeit
D-2
1-2379
Angüsse und Kavitäten
mit Glas oder Mineral
gemischte Werkstoffe
A8
A-2
1-2606
1-2767
Schlitten, Aufheber, Ansätze
Kavität, Kern oder Einlagen
SS 420
1-2083
Kavität, Kern oder Einlagen
1-2343
1-1730
Heißlaufende Teile
Mehrzweck, Unterform,
Auswurfplatten
P20
H-13
1-2311
1-7312
Unterformplatte, Kavität,
Kern und Einlagen
Unterformplatte, Kavität,
Kern und Einlagen
62-64
62
56-62
Hohe Härte
Gute Verschleißfestigkeit
Sehr gute Abnutzungsbeständigkeit
Durchgehärtet
Hochglanzpolierung möglich
für Hochdruck
Korrosionsbeständigkeit
Durchgehärtet
für große Temperaturschwankungen
52-54
50-52
relativ weich
Härtung nicht empfohlen
47-56
vorgehärtet. Gut poliert
Anwendbar für Texturen
Für große Formen verwendet
45-48
vorgehärtet. Gut poliert
weniger anwendbar für Texturen
Für große Formen verwendet
45-48
57-59
56-58
55-57
Es wird ein Beispiel für ein Werkzeug mit drei Platten
und Abstreifplatte für den Teileauswurf gezeigt.
Falls notwendig, kann die Verwendung eines WerkzeugGalvanisierverfahrens beim Teileauswurf helfen.
Abbildung 8: Dreiplattenwerkzeug geschlossen und
Dreiplattenwerkzeug geöffnet für das Überspritzen mit
Folie auf Kern
Spezielle
Überlegungen zum
Auswurf und zum
Einspritzen
Abstreifplatte
Trennlinie
Folie
Teil
Trennlinie
Angußkanal
Auswerferstifte sind eine verbreitete Methode des
Teileauswurfs. Im folgenden einige allgemeine
Hinweise: für optimale Ergebnisse ist es wichtig, eine
große Anzahl Auswerferstifte zu verwenden.
Entwerfen Sie diese Stifte mit ausreichend Fläche,
um ein Zusammendrücken der Kunststoffoberfläche
zu vermeiden, das die Folie auf der sichtbaren
Fläche beeinträchtigen könnte. Ordnen Sie sie
außerdem so an, daß sie keine Spannung in dem
Teil hervorrufen. Es wird die Verwendung von
Buchsenauswerfern für Teilevorsprünge empfohlen.
Vermeiden Sie beim IMD-Prozeß externe Trennmittel,
da sich das Mittel auf der Folie ablagern und ihr
Erscheinungsbild beeinträchtigen kann.
12
Härte - HRC
Der IMD-Prozeß erfordert
spezielle Überlegungen für
den Auswurf des fertigen
Teils. Da es das Ziel ist, die
Oberfläche des Teils zu
dekorieren, dürfen keine
beweglichen Teile der Form, die die Oberfläche
eventuell beschädigen könnten, mit ihr in Kontakt
kommen. Um dies zu erreichen, werden in der
Regel zwei Methoden, das rückwärtige Auswerfen
und das rückwärtige Einspritzen, verwendet.
Auswerfen ist geeignet,
wenn heiße Verteilersysteme (Abb. 9) oder
direkte Eingußkanäle bei
einer IMD-Anwendung verwendet werden.
Bei diesem System werden sowohl die Einspritzung
als auch der Auswurf auf der festen Seite der Form
ausgeführt. Dies erfolgt durch ein Hydraulik- oder
Luftauswurfsystem, wie unten gezeigt.
Die Hydraulik kann elektrisch in die Spritzgießform
eingebunden werden, so daß der Betrieb im Automatikmodus immer noch möglich ist.
Bei großen Teilen werden Nadelverschlußdüsen mit
sequentiellen Steuerungen verwendet. Sie können
aufgrund der komplexeren Werkzeugentwurfs- und
Herstellungsarbeiten einen Kostenzuwachs von
10-25% für den Gießformenbau erwarten.
Rückwärtiges
Auswerfen
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Abbildung 9: Rückseiten-Formeneinsätze mit Folie
in der Kavität
Für den IMD-Prozeß sind
normalerweise keine
speziellen Angußkegel- oder
Verteilersysteme erforderlich.
Befolgen Sie die Verarbeitungsanweisungen für den
verwendeten Kunststoff (Spritzgieß-verarbeitungsanleitungen sind bei GE Plastics oder per Internet
unter http://www.ge.com/plastics/gp3.html)
erhältllich.
Angußkegel und
Verteiler
Film in Cavity
Folie
Kavität
Hot-Runner
Heißkanal
Shut-off Type
Verschlußdüse
Heißkanäle werden in der
Regel in Werkzeugen mit
einfacher Kavität verwendet.
Einige IMD-Anwendungen
können mit den meisten Typen beheitzter
Angußbuchsen ausgeführt werden. Es sollte jedoch
eine kalte Spitze eingesetzt werden, um die Folie
vom heißen Kanal zu isolieren. Ohne die kalte Spitze
besteht die Gefahr, daß die Folie schmilzt und sogar
bei IMD-Teilen mit Dekoration auf der ersten
Oberfläche Auswaschungen verursacht werden.
Weitere Empfehlungen finden Sie in der Spritzgießanleitung des verwendeten Kunststoffes.
Heißkanal
Kavität
Cavity
Abstreifplatte
Stripper-Plate
Hydraulic
Hydraulischer
Ejection
Auswurf
Das rückwärtige Einspritzen, siehe Abb. 10 und
Abb. 11, wird durchgeführt, indem Kunststoff von
der festen Seite der Form zur beweglichen Seite eingespritzt und von der Rückseite des Teils aus gefüllt
wird. Somit kann, falls erforderlich, auf herkömmliche
Weise aus dem Werkzeug ausgeworfen werden.
Das Anguß- und Kanalsystem muß jedoch über die
Trennlinie hinaus bis in die bewegliche Seite hinein
erweitert werden, damit der Kunststoff gleichförmig
zur Rückseite der Folie fließen kann.
Das rückwärtige Einspritzen funktioniert mit unter der
Trennebene in Rippen angeordneten Angüssen oder
mit Auswürfen und gebogenen Tunnelangüssen in
Wandungsabschnitten.
;
Abbildung 10: Tunnelanguß
Gegossenes
Teil
Feste Hälfte der Form
Folie
Einguß
Keine
Anbindungslänge
Trennlinie
Geschliffene Fläche auf
Angußseite, min. 2 Grad
Tunnel
Anguß
Auswerferstift
Auswerferstiftkopf befestigen,
damit er sich nicht dreht
Bewegliche Hälfte der Form
Heißkanäle oder heiße
Verzweigungssysteme
sind verbreitet in Werkzeugen mit mehreren Kavitäten und in großen Teilen,
die mehrere Anbindungen erfordern.
Heiße Kanalsysteme sind erfolgreich in IMDAnwendungen verwendet worden. Heiße Kanalverzweigungen sind von verschiedenen Herstellern
erhältlich. Genau wie bei beheizten Angußkegeln
sollten sämtliche Düsen, aus denen Tropfen direkt
auf die Folie tropfen könnten, zur Folienisolierung
mit kalten Spitzen versehen sein.
Heißkanalverteiler
Zu den grundlegenden
Gesichtspunkten in der
Angußtechnik zählen
Teileentwurf, Fluß,
Endverwenderanforderungen und Anordnung von
Graphiken in der Form. Auf den IMD-Prozeß treffen
die Standardanweisungen der herkömmlichen
Angußtechnik zu, zusammen mit einigen
zusätzlichen Gesichtspunkten, die auf die meisten
Situationen anwendbar sind:
Angußtechnik
•
Abbildung 11: Gebogener Tunnelanguß
Feste Hälfte der Form
Folie
•
R
Trennlinie
Anguß
Ansicht von beweglicher
Formenhälfte
•
R
Bewegliche Hälfte der Form
•
Verwenden Sie wenn möglich nur einen Anguß,
um einen potentiellen Faltenwurf der Folie zu
minimieren. Bei großen Teilen, die mehrere
Angüsse erfordern, sollten die Angüsse nahe
genug beieinander angebracht werden, um den
Druckverlust zu verringern. Verwenden Sie die
sequentielle Angußtechnik, damit ein Falten der
Folie an Bindenähten vermieden wird.
Halten Sie die Angußlängen so kurz wie
möglich.
Ein Aufprallanguß kann gewährleisten, daß der
eintreffende Strom gegen die Kavitätenwandung
oder den Kern gerichtet wird, damit Turbulenzen
vermieden werden.
Um eingeschlossenes Gas zu vermeiden, das
13
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
•
•
brennen und die Folie zerreißen kann, sollte der
Kunststoffluß aus den Angüssen Luft auf die
Entlüftungen richten. Wenn sich die Folie in der
Form befindet, bilden sich normalerweise zwei
Lufteinschlüsse (einer auf jeder Seite der Folie),
die entlüftet werden müssen. Die Entlüftung
kann über die Auswerfer, Kerne und Trennlinien
erfolgen. Wenn möglich, sollte eine Umfangsentlüftung vorgesehen werden. Um bei größeren
Teilen Lufteinschlüsse zwischen Folie und Kavität
zu vermeiden, sollte ein vollständig geschlossener,
unter Vakuum stehender Kasten um das Auswerfsystem vorgesehen werden.
Ordnen Sie die Angüsse so an, daß der Fluß von
dicken zu dünnen Abschnitten erfolgt und Bindenähte minimiert werden. Ordnen Sie die Angüsse
auch weit von Endbenutzungs-Stoßstellen an.
Ordnen Sie die Angüsse im rechten Winkel zum
Kanal an, um Turbulenzen, Aufweitungen und
Anlaufen des Angusses zu vermeiden. Dies ist
im folgenden abgebildet.
Abbildung 12: Indirekte Annäherung des Kanals an den Anguß
90 °
90 °
Angußkegel
Abbildung 15: Fächeranguß
Kanal
Ansicht von oben
Teil
Anguß
Folie
Seitenansicht
mit Folie
•
Fließbeschränkungen in der Nähe eines Angußbereichs können das Potential einer Auswaschung
aufgrund erhöhter Scherung steigern.
Wenn Vorsprünge, Kernverschlüsse usw. in der
Nähe des Angusses notwendig sind, sollten
abgerundete Elemente oder Kanten verwendet
werden, um die Scherung zu verringern. Unten in
Abb. 18 wird ein Beispiel gezeigt.
Wenn möglich, sollten
sich Graphiken von Angußbereichen entfernt
befinden. Im allgemeinen
hängt der Auswaschungsabstand von der Wandungsstärke, der Farbwahl, der Kunststoffwahl und dem
Angußtyp ab. Bei typischen Anwendungen ist ein
Minimalabstand von 7 mm zwischen dem Anguß
und den Graphiken erforderlich.
Anordnung der
Graphiken
Angußkegel
In der folgenden
Tabelle werden einige
typische Angüsse für das
Spritzgießen und ihre
Anwendung bei IMD auf
der zweiten Oberfläche aufgeführt. Während die
meisten Angußtypen erfolgreich bei IMD-Anwendungen
auf der ersten Oberfläche verwendet worden sind,
erfordern IMD-Anwendungen auf der zweiten Oberfläche spezielle Überlegungen zu Farbe und Anguß.
Angußtyp für Druck
auf der zweiten
Oberfläche
•
Die Folie sollte über den Angußbereich hinausreichen, damit der gleichmäßige Kunststoffluß
zur korrekten Seite der Folie erleichtert wird.
Dies wird hier für Kanten-, Grat- und Fächerangüsse gezeigt.
Abbildung 13: Seitlicher Anschnitt
Zwei Angußtechniken,
die gut mit auf der zweiten
Oberfläche bedruckten
Teilen funktionieren, sind unten abgebildet. Die erste
Methode (Abb. 16) besitzt einen Anguß in einem
Bereich, der ausgewaschen, aber anschließend
entfernt wird. Die zweite (Abb. 18 + 19) besitzt eine
Anfangs-flußrichtung, die ein Auswaschen am Anguß
minimieren kann.
Angußlösungen
Ohne Folie
Mit Folie
Abbildung 14: Filmanguß
Abbildung 16: Anguß unter der P-Linie
Folie
Ansicht von oben
Paralleler
Verteiler
P-Linie
Anguß
Verteiler
14
Paralleler
Verteiler
Kanal
Anguß
Seitenansicht mit Folie
;
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Abbildung 17: Kavität für Folie
Table 4
Kavität für Folie
Anguß
Folie reicht bis
in den Anguß hinein
Kavität für Teil
Folie
Kavität
Angußtyp
Eignung für IMD auf der zweiten Oberfläche
Sub/Tunnel
in Rippe
Funktioniert gut. Graphiken können sich direkt
über der Rippe befinden.
Fächer
Graphiken 0-2 mm von Anguß entfernt oder hinein
verlängert
Sub/Tunnel
in Ausw.stift
Lokale Auswaschung. Graphiken 5-7 mm
von Anguß entfernt
Geb. Tunnel
Lokale Auswaschung. Graphiken 7-100 mm
von Anguß entfernt
Tab/Seitenanguß
Richten Sie den Kunststoff senkrecht zur
Wandung, von der Folie entfernt.
Graphiken 5-7 mm von Anguß entfernt.
Direkter Kegel
Graphiken 10-15 mm entfernt halten.
Abbildung 18: Beispiel für eine Fließbeschränkung
Nicht empfohlen
Kernverschlüsse
Besser
Am besten
Anguß
Folgendes beeinflußt die Haftung:
• Trocknung der Folie 120°C während 40 (min/cm)
x Stärke (mm) Beispiel: eine Folie von 0,5 mm
Stärke wird 20 Minuten lang getrocknet
• Verarbeitungsbedingungen (kalte Formen und
kalte Schmelzen können Probleme verursachen)
• Kontamination
15
Hinweise zum Entwurf & zu den Werkzeugen
Angußtyp
Eignung für IMD auf der zweiten Oberfläche
Sub/Tunnel
Der Tunnelanguß in eine Rippe hat Teile ohne Auswaschung erzeugt, selbst
wenn sich direkt über der Rippe Graphiken befinden.
In eine Rippe
Ein Standard-Rippenentwurf wurde verwendet. Dies kann ein idealer Anguß bei
Teilen sein, die mit rückwärtigem Einspritzen hergestellt werden.
Fächer
Bei diesem Anguß wird die Scherung wirkungsvoll auf eine große Fläche des
Teils verteilt, wodurch die Auswaschung minimiert wird. Graphiken können sehr nah
am Anguß vorgesehen werden. Dies ist eine gute Technik für flache Teile
einschließlich Linsen.
Sub /Tunnel
in einen Auswerferstift
Der Subanguß in Auswerferstifte hat lokalisierte Auswaschungen verursacht,
wobei alle Farben eine gute Haftung aufweisen. Dies ist ein guter Anguß bei Teilen, die
mit rückwärtigem Einspritzen hergestellt werden. Die Graphiken müssen von diesem
Anguß entfernt vorgesehen werden.
Seitlich
Dieser Anguß kann sehr wirkungsvoll sein, wenn der Kunststoff auf die Kavitätwandung gerichtet wird, die der Folie gegenüberliegt. Er ist sehr nützlich bei
Standard-Werkzeugentwürfen mit kalten Kanalsystemen.
Geb. Tunnel
Dieser Anguß kann schlechter sein als der Subanguß in einen Auswerfer,
da er eine große lokale Scherwirkung auf die Folie ausübt. Er ist eine gute
Wahl bei Anwendungen mit rückwärtigem Einspritzen. Die Graphiken müssen
von diesem Anguß entfernt vorgesehen werden.
Tab/Seitenanguß
Der Anguß in einen Tab, der parallel zu einem flachen Teil lag, führte zu vielen
Auswaschungen. Ein Tab, der sich senkrecht zur Wandung eines Teils befindet,
sollte zu besseren Ergebnissen führen, wenn der Kunststoff auf die Kavitätwandung
gegenüber der Folie gerichtet wird.
Direkter Stangenanguß
Bei keiner bekannten Anwendung ist dieser Anguß erfolgreich ohne Auswaschungen
verwendet worden. Er kann immer noch eine erwägbare Wahl sein, wenn Sie die
Graphiken nicht in der Nähe des Angusses vorsehen. Einfallstellen sind ein
verbreitetes Problem bei diesem Anguß, selbst bei Anwendungen auf der ersten
Oberfläche.
Abbildung 19: Verwendung der Flußrichtung zur
Minimierung der Auswaschung
Zweite Oberfläche
Auswaschbewertung
Am schlechtesten
Ein Aspekt des
Werkzeugentwurfs, der
nicht übersehen werden
darf, ist die Fixierung der Folie. Damit eine
gleichmäßige Teileabdeckung gewährleistet wird,
müssen die Folien bei jedem Zyklus an der gleichen
Stelle in der Form plaziert und fixiert werden. Es
gibt verschiedene Möglichkeiten, die je nach der
Seite, die für den Auswurf verwendet wird, auf der
Kernseite oder Kavitätseite des Werkzeugs
verwendet werden können:
Fixierung der Folie
A
Querschnitt A-A
Folie
A
•
Auf gegenüberliegende Wandung
und nicht auf Folie gerichteter Fluß
16
Am besten
•
•
•
Vakuum (Löcher oder Einlagen aus porösem
Metall)
Statische Aufladung
Fixierstifte
Teilegeometrie/Reibung
H i n w e i s e z u r Ve r a r b e i t u n g
Siebdruck
Der Siebdruck ist eine weitverbreitete und geeignete
Technik, die in der Industrie zum Herstellen von
Graphiken auf Foliensubstraten verwendet wird.
Es gibt viele hervorragende Fachbücher über das
Siebdruckverfahren und viele in dieser Technologie
spezialisierte Firmen. Unten wird ein Schema des
typischen Siebdruckverfahrens gezeigt. Dank seiner
Klarheit in jeder Stärke ist Lexan Folie eine gute Wahl
für Überlegfolien und Anzeigen. Zusätzlich haften die
meisten Farben gut ohne jegliche Vorbehandlung oder
Druckbeschichtung auf Lexan Folie. Der Siebdruck ist
im wesentlichen ein Schablonendruckverfahren, das
im Laufe der Jahre Fortschritte gemacht hat, und nun
können Siebe und Graphiken mit Computern und
verschiedenen Software-Paketen erzeugt werden. Der
Siebdruck wird seit vielen Jahren verbreitet industriell
eingesetzt, da er Farbstärken genau steuern kann.
Wegen dieser Regelung und der Möglichkeit, ihn von
dünnen bis zu dicken Farbablagerungen zu variieren,
ist dieses Verfahren extrem nützlich für die Dekoration
vieler verschiedener Kunststoffsubstrattypen
geworden.
Beim Siebdruck wird ein Sieb und eine Schablone
vorbereitet. Das Sieb wird in einem steifen Rahmen
gespannt. Rahmen für Siebe können aus Holz oder
aus Metall gefertigt sein. Heute wird meistens Metall
verwendet. Es ist wichtig, daß der Rahmen maßgenau
bleibt und dem Gebrauch während des Druckverfahrens standhält. Die Siebgewebe werden in der
Regel aus Polyester, metallisiertem Polyester, Nylon
und rostfreiem Stahl hergestellt. Der heute am
weitesten verbreitete Siebwerkstoff ist Polyester.
Dieses Polyestergewebe wird mit präziser Steuerung
aus sehr maßgenauen Fäden gewoben. Es gibt einige
Variablen, die die Farbablage beeinflussen:
Fadendurchmesser, Rakelwinkel, Rakelhärte und
Emulsionsdicke.
Für geformte IMD-Anwendungen werden
engmaschigere Siebe empfohlen.
Die Siebe werden normalerweise mit Belichtungsschablonen vorbereitet. Das Belichtungsverfahren
beginnt mit dem Auftrag von lichtempfindlichen
Emulsionen oder Folien auf die Siebe. Dann wird das
empfindlich gemachte Sieb über ein positives Bild der
Graphik belichtet, entwickelt und getrocknet. Der dem
Licht ausgesetzte Teil des Siebs wird gehärtet und
unlöslich gemacht, während das Bild belichtet wird
und das darüberliegende Material löslich bleibt. Das
Bild entsteht dann durch Abwaschen des löslichen
Materials.
Beim üblichen Siebdruckverfahren wird ein flaches
Bett verwendet, wo das Substrat während des
Druckens durch Vakuum gehalten wird. Ein
Rahmenhalter positioniert das Sieb und hält es sowohl
vertikal als auch horizontal während des
Druckvorgangs. Während das Sieb über das
Substratbett abgelassen und durch die Presse auf
kontaktlosem Abstand gehalten wird, bewegt der
Rakelträger die Rakel mit im voraus festgelegten
Geschwindigkeits-, Druck-, Wege- und
Winkeleinstellungen über das Sieb. Bei einigen
Maschinen wird ein Ende des Siebrahmens
angehoben, damit das Sieb während des
Druckvorgangs leichter von dem Substrat entfernt
werden kann. Die meisten im Handel erhältlichen
Siebdruckgeräte sind halbautomatisch, d.h. das
Substrat muß eingelegt und entnommen werden,
während der Druckvorgang automatisch abläuft. Es
gibt auch vollautomatische Siebdruckpressen, bei
denen kein Eingreifen des Bedieners erforderlich ist.
Es ist wichtig, die Graphik während einer
Siebdruckarbeit paßgenau auszurichten. Dies erfolgt
normalerweise durch Verriegeln des Rahmens in
einem Halter, der den Rahmen mit Stiften oder
Haltevorrichtungen ausrichtet. Die Ausrichtung mit
Stiften wird im allgemeinen vorgezogen, da die
Graphik zusammen mit dem Siebrahmen ausgerichtet
werden kann. Zur Ausrichtung des Substrats zum
Druckbild werden Kantenführungen, mechanische
Anschläge oder automatische Einrichtungen
verwendet. Die erste Farbe wird mit dieser Methode
ausgerichtet und nachfolgende Farben werden mit
Zielen oder Meßstrichen ausgerichtet, die am Rand
der Graphik aufgedruckt werden.
Nachdem die Farbe gedruckt worden ist, muß sie je
nach der verwendeten Farbentechnik entweder
getrocknet oder abgebunden werden. Wenn es sich
um eine Farbe auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis
handelt, kann ein gas- oder strombetriebener Ofen
zum Trocknen der Farbe verwendet werden. Wenn auf
Kunststoffolien gedruckt wird, ist es wichtig, die
Temperatur und die Verweilzeit im Ofen zu regeln,
damit die Folie nicht verzogen wird. Wenn eine Farbe
auf Lösungsmittelbasis verwendet wird, ist es wichtig,
daß der Ofen zum Auflösen der Dämpfe einen guten
Luftzug besitzt. Zum Trocknen einiger Farbentypen
kann auch ein Infrarottrockner verwendet werden,
aber besondere Aufmerksamkeit muß der
Temperaturregelung des Systems geschenkt werden.
Wenn die Farbe mit UV-Strahlung abgebunden
werden kann, gibt es viele handelsübliche Geräte zum
Abbinden dieser reaktiven Farbentypen. Diese
Farbentechnik verbreitet sich schnell aufgrund der
geringen Kapitalinvestitionen in das Verfahren und
den schnellen Abbindezeiten dieser Technik für
Kunststoffsubstrate.
Der Anhang enthält spezifische Empfehlungen zur
Verarbeitung der IMD-UV-Farbenserie von Nor-Cote.
Abbildung 20: Prinzip des Siebdruckes
Rakel
Siebgewebe
Farbe
Schablone
Mindestabstand
Folie
Druckergebnis, genaue Positionierung
17
H i n w e i s e z u r Ve r a r b e i t u n g
Farbenvorbereitung
• Sorgfältig mischen
• Kontamination durch Partikel vermeiden
Maschen
• Engmaschige Siebe sind am besten für IMDAnwendungen
• Glatte Gewebe führen zu besten Ergebnissen
Schablone
• Verwendung von Photobelichtung
• Emulsionssystem muß mit der Farbe kompatibel
sein
Rakel
• Scharf, 80-90 Durometer
• Bevorzugt Polyurethan
Abbindung/
Trocknung
Farben auf Lösungsmittelbasis
• Heißluftofen
• 30-45 Sekunden Trocknungszeit
• Alle Lösungsmittel müssen sich vor dem Formen
verflüchtigt haben
• die Trocknungszeit im Gestell kann 3 bis 4 Tage
betragen
UV-Farben
• Zwei 200 Watt/Zoll oder eine 300 Watt/Zoll
fokussierte UV-Lampe(n)
• Bandgeschwindigkeit 12-24 m/min
• Eine große Produktionsmenge mit genauer
Bildausrichtung
• Die Werkzeugbestückungskosten werden verringert
• Verringerter Verzug der Graphiken
• Verringerte Wärmebeschädigung der Farben oder
Foliensubstrate
• Längere Lebensdauer der Werkzeuge
• Vortrocknung nicht notwendig
Abbildung 21: Kaltformen von 3-D Teilen
Membrane
Mit unter Druck stehender
Membrane wird die Folie
in das Werkzeug gezogen
Werkzeug
Die Thermoformung ist
eine gute Methode zum
Herstellen von
dreidimensionalen Formen, wenn Lexan Folie
verwendet wird. Aufgrund seiner hohen
Schmelzefestigkeit ist Lexan Folie hervorragend für
diese Umformung geeignet. Lexan Folie kann leicht
mit genauen Details auf Formanlagen
thermogeformt werden, die Ober- und Unterheizung
besitzen oder durch Verwendung eines schnellen
Transfersystems zur Beförderung der Folie von der
Erwärmungs- zur Formstation die Erwärmung der
Folie direkt über der Form ermöglichen. Dieser
schnelle Transfer der Folie von der Erwärmungs- zur
Formstation oder die direkte Erwärmung von oben
ist notwendig, da Polycarbonat schnell abkühlt und
bei einer höheren Temperatur verarbeitet wird, als
die meisten anderen thermoplastischen Werkstoffe.
Thermoformung
Formen von IMD-Folien
Abbildung 22: Thermoformen von 3-D Teilen
Es gibt zwei grundsätzliche Techniken zum Formen
von 3-D IMD-Teilen: Thermoformung und
Kaltformung. Die vom Formenbauer und Drucker
ausgewählte Methode hängt von der Form und dem
Entwurf des Teils ab. Wenn die Ziehtiefe des Teils
35 mm beträgt, wird Thermoformung empfohlen.
Teile mit detaillierten alphanumerischen Graphiken
sollten mit Kaltformung oder mit Variationen des
Kaltformverfahrens geformt werden.
Kaltformen ist ein
gutes Verfahren zum
Formen von Teilen mit
Ziehtiefen von bis zu 35 mm, die alphanumerische
Graphiken enthalten. Das Kaltformverfahren ist in
zweierlei Hinsicht verschieden. Erstens handelt es
sich um ein Formverfahren bei Raumtemperatur.
Zweitens wird die typische Preßform zugunsten
einer Zellenanlage mit Hydraulikflüssigkeit
aufgegeben, die eine Membranseite besitzt.
Die Unterschiede dieser Verfahren werden in Abb.
21 und 22 aufgezeigt. Die Kaltverformung besitzt
u.a. folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen
Formtechniken:
Kaltformen
18
Heizung
Folie
Werkzeug
Vakuumformen
Folie erwärmt,über das
Werkzeug geklemmt und
Vakuum beaufschlagt
Lexan Folien müssen vor
fast allen Thermoformarbeiten getrocknet
werden. Der Feuchtigkeitsgehalt der Folie kann
Feuchtigkeitsblasen und Detailverlust verursachen.
Zum Trocknen können Sie einen auf 120°
eingestellten Heißluft-Umluftofen verwenden. Die
Folie sollte vertikal oder horizontal im Ofen
angeordnet werden mit einem Abstand von
ungefähr 25 mm zwischen den Bögen. Nachdem die
Folie getrocknet worden ist, ist sie bis zu 4 Stunden
lang ohne erneute Trocknung verwendbar. Die
Trocknungszeit für Lexan Folie hängt von der Stärke
ab: 0,25 mm 15 Minuten, 0,375 – 0,500 mm
Trocknen
H i n w e i s e z u r Ve r a r b e i t u n g
Die normale
Verarbeitungstemperatur für Lexan
Folie beträgt zwischen 177 und 205°C. Die optimale
Formtemperatur schwankt je nach dem Teilentwurf
und der Ziehtiefe.
Formtemperaturen
Spritzgießen für den IMD-Prozeß
Spritzgießanlage
Der IMD-Prozeß kann in
StandardSpritzgießmaschinen erfolgen.
Bei der Größenbestimmung der zum
Spritzgießen mit IMD zu
verwendenden Anlage
sind das Gesamtschußgewicht und die Gesamtprojektionsfläche des Teils immer noch die beiden
entscheidenden, zu berücksichtigenden Faktoren.
Optimale Ergebnisse werden normalerweise dann
gewonnen, wenn das Gesamtschußgewicht
(alle Kavitäten plus Kanäle und Eingüsse)
30 bis 80% der Maschinenkapazität entspricht.
SpritzgießMaschinenauswahl
Sehr kleine Schußgewichte in einer großen
Maschine können unnötig lange Kunststoffverweilzeiten erzeugen und somit zu KunststoffEigenschaftsverschlechterungen führen.
Wenn die Teilegeometrie für einen bestimmten
Werkstoff ein Gießen im oberen Bereich der
Temperaturskala erfordert, ist eine geringere
Verweilzeit zur Verringerung einer möglichen
Verschlechterung des Werkstoffes bei Erreichen
seiner Grenzwerte notwendig. Deshalb wird für das
Gießen bei höheren Temperaturen empfohlen, daß
die Mindestschußgröße über 60% der
Maschinenkapazität liegt. Es sollten drei bis fünf
Tonnen Zuhaltekraftkraft für jedes Quadratinch der
Projektionsfläche aufgebracht werden,
um ein Auswaschen des Teils zu vermeiden. Die
Wandungsstärke, die Fließlänge und die
Gießbedingungen bestimmen normalerweise das
tatsächlich erforderliche Gewicht. Das Diagramm
auf der folgenden Seite zeigt die Wirkung, die
Folien- und Teilestärke auf die Zuhaltekraft haben.
Überlegungen zum Zylinder
und zur Schneckenwahl
Die meisten herkömmlichen Zylinder und Schnecken,
die für Spritzgieß-Kunststoffe verwendet werden, sind
mit dem IMD-Prozeß kompatibel.
Verwenden Sie eine
Düse, die mit dem
gewählten Kunststoff
kompatibel ist. Düsenentwurfsempfehlungen für
den entsprechenden Kunststoff finden Sie in der
GE Plastics Spritzgießanleitung.
Düsenentwurf
Diagramm 1:
Zuhaltekraft (kN/cm 2)
20 Minuten und 0,635 – 0,750 mm 30 Minuten. Die
Rotationsformung von Lexan Folie in Stärken unter
0,750 mm kann ohne Vortrocknung erfolgen,
vorausgesetzt, daß die Teilekonfiguration und das
Ziehverhältnis nicht zu streng sind und die
Erwärmung der Lexan Folie allmählich erfolgt, um
die Gefahr von Feuchtigkeitsblasen zu verringern.
Der Ofen sollte mindestens viermal so lang sein wie
die Formstation (Beispiel: ein 61 x 61 cm messender
Formtisch erfordert einen 211 cm langen Tunnelofen).
Es wird eine Erwärmung von oben und von unten
empfohlen.
3.6
3.4
3.2
3.0 ♦
2.8
2.6
2.4
2.2
2
0.00
Einfluß der Folien- und Teilestärke
auf die Zuhaltekraft
Wandungsstärke
Folie und Kunststoff
♦
♦
♦ 2.5 (mm)
3.0 (mm)
3.5 (mm)
0.20
0.40
0.60
0.80
Folienstärke (mm)
Die meisten Thermoplaste absorbieren Luftfeuchtigkeit, was bei
normalen Verarbeitungstemperaturen eine
Verschlechterung der Polymere und damit eine
Verringerung der Eigenschaften insbesondere der
Schlagzähigkeit verursacht. Deshalb wird
vorgeschlagen, daß der Kunststoff vor dem
Verarbeiten gemäß der Anweisungen für diesen
Kunststoff getrocknet wird. Wenden Sie sich an die
Verkaufsservicezentralen von GE Plastics unter den
folgenden Rufnummern, wenn Sie Fragen zum
Trocknen des Kunststoffes haben:
Trocknen
Österreich (43) 2622-3900
Frankreich (33) 1-6079-6900
Deutschland (49) 6142-6010
Italien
(39) 2-61-8341
Niederlande (31) 164-292742
Spanien
(34) 3-488-0318
GB
(44) 161-905-5001
USA
(800) 437-5278
Lexan Folie braucht vor dem Spritzgießen nicht
getrocknet zu werden.
19
H i n w e i s e z u r Ve r a r b e i t u n g
Die Gießparameter hängen
von der Teilestärke, der
Teilegeometrie und der
gewählten Angußart ab. Gehen Sie von einem
Druckanstieg aus, wenn eine Folie in die
Formkavität eingelegt wird. Die mit einer 0,250 mm
starken Folienprobe in einem Plattenwerkzeug von
400 x 260 x 2,5 mm gewonnenen Versuchsdaten
deuten auf einen SpritzgießDruckanstieg von <5%
hin, um das Teil mit einer direkten Rate im Zentrum
des Teils, z.B.: 250 mm Fließlänge, zu füllen. Die
folgenden drei Simulationen und das Diagramm für
Situation B fassen die Spritzgieß-Druckänderungen,
die bei der Verwendung von Folien in der Form
erwartet werden können, zusammen.
Formfülldruck
Abbildung 22: Fülldrücke
Die Werkzeugtemperatur
ist wichtig zur Bestimmung
der Güte des fertigen Teils
und eingegossener
Spannungsgrade. Kalte Formen sind schwieriger zu
füllen, was einen höheren Einspritzdruck und eine
höhere Schmelztemperatur erfordert. Erwärmte
Formen erzeugen im allgemeinen ein Teil mit einer
besseren Güte und niedrigerer eingegossener
Spannung. Die beim IMD-Prozeß verwendeten
Folien wirken als Isolator zwischen dem Kunststoff
und der Form. Deshalb kann aufgrund der
Verringerung der Wärmeübertragung zum
Kunststoff durch die Folie eine ungleichmäßige
Abkühlung auftreten. Dies verursacht eine eingegossene Spannung und erhöht die Verzugsgefahr.
Es ist möglich, die Temperatur in der Form zum
Vermeiden von Verzug anzupassen.
Werkzeug
temperatur
A. Ohne Folie: Einspritzdruck ist normal
Kunststoff
x
B. Folie in Kavität von A eingelegt - Einspritzdruck erhöht sich
y: Folie
Kunststoff
x
C. Stärke in Kavität von A zur Aufnahme der Folie erhöht:
Einspritzdruck nimmt ab
y: Folie
Kunststoff
x
Eine niedrige Einspritzgeschwindigkeit verringert
Scherraten auf die Folie, kann aber die Gefahr einer
Abkühlung des Kunststoffes, bevor er die Form
vollständig füllt, erhöhen. Da die Folie jedoch als
Isolator wirkt, ist es weniger wahrscheinlich, daß
der Kunststoff vorzeitig erstarrt.
Spezielle Hinweise zum IMD-Prozeß für
Rückseiten-bedruckung
Beim Spritzgießen von Kunststoff gegen eine Farbe,
wie beim IMD-Prozeß auf der zweiten Oberfläche,
treten neue Probleme auf. Die drei Hauptprobleme
sind (1) die Haftung zwischen der Farbe und dem
Kunststoff, (2) die Haftung zwischen der Farbe und
der Folie nach dem Gießen und (3) die Auswaschung
der Farbe in der Nähe des Angusses. Wenn die
Haftung zwischen Farbe und Kunststoff schlecht ist,
kann sich die Folie während des Temperaturzyklus
und bei der Endbenutzung von dem geformten Teil
lösen. Wenn das Farbsystem nicht für die
Temperaturen und Drücke des Formverfahrens
geeignet ist, kann der Kunststoff die Farbe während
des Gießens von der Folie “abwaschen”. Dieses
Phänomen wird mit “Auswaschen” bezeichnet.
Im folgenden gibt es einige Empfehlungen, um
diese beiden Probleme des IMD-Prozesses auf der
zweiten Oberfläche zu beheben.
Diagramm 2: Einfluß der Folien- und Teilestärke
auf den Einspritzdruck
40.00%
Teilestärke
35.00%
Die Verwendung eines
kleinen Polsters
(3,18 mm empfohlen)
gleicht Folien- und Maschinenschwankungen aus.
Beachten Sie, daß das Schußgewicht bei einer Folie
in der Form geringer ist. Verringern Sie nach dem
Füllen des Teils ohne Folie etwas die Schußgröße
oder stellen Sie den Transferpunkt so ein, daß das
Volumen der Folie ausgeglichen wird. Dadurch kann
eine Auswaschung des Teils vermieden werden.
Polster
30.00%
25.00%
×
20.00%
♦
15.00%
Anstieg des Einspritzdrucks
×
10.00%
Testbedingungen:
• Werkstoff – Lexan® 121R
• Fließlänge – 250 mm
• Schmelztemperatur 290/300°C
×
5.00%
×
×
0.00% ×
0
×
0.2
×
0.4
0.6
Folienstärke (mm)
20
♦ 1.5 (mm)
2.0 (mm)
2.5 (mm)
3.0
(mm)
×
× 3.5 (mm)
0.8
H i n w e i s e z u r Ve r a r b e i t u n g
Diagramm 3: Berechnete Teiletemperatur nach dem Abkühlzyklus bei unterschiedlichen Formtemperaturen
140
♦
120
♦
100
♦
♦
80
Teiletemperatur ( °C)
60
×
×
×
×
♦
×
×
♦
♦
×
×
×
×
×
×
×
×
♦
×
×
Form temperatur
♦
40
×
×
20
0
0
0.5
Folienstärke
1
1.5
2
80°C
70°C
60°C
50°C
40°C
30°C
2.5
Abstand durch Teil (mm)
Die Verwendung von
Farben auf Lösungsmittelbasis und Kunststoffen mit
niedriger Viskosität und
Schmelztemperaturen sollte
die Auswaschung
minimieren. Teile, die über ein Heißkanalsystem mit
Direktanspritzung und Lexan LS1 spritzgegossen
worden sind, wiesen ungefähr 2,5 mm Auswaschung
am Anguß auf, wenn eine Schmelztemperatur von
300°C verwendet wurde. Wenn Cycoloy C2950 und
eine Schmelztemperatur von 260°C verwendet
wurden, trat keine Auswaschung auf. Die in beiden
Experimenten verwendeten Schmelztemperaturen
lagen unter den normalerweise empfohlenen
Werten. Es ist noch nicht ermittelt worden, welche
Auswirkung diese niedrigen Gießtemperaturen auf
die physikalischen Eigenschaften des Spritzgießteils
haben könnten. Ohne Verwendung des
IMD-Prozesses können bei niedrigen Schmelztemperaturen gegossene Kunststoffe Schlagzähigkeit
einbüßen.
Kunststoffwahl und
Schmelztemperatur
mit Farben auf
Lösungsmittelbasis
Mit dieser Methode wurde die Scherung im Bereich
um den Anguß, wo die Auswaschung beginnt,
verringert.
Das folgende Profil der
Spritzgießgeschwindigkeit
wurde in einem Experiment
ermittelt und vermeidete
die Auswaschung in einem
mit Cycoloy C2950
Kunststoff gegossenen Teil.
Geschwindigkeitsprofile zum
Verringern von
Auswaschungen
• Spritzen Sie mit 5% der Einspritzgeschwindigkeit
der Maschine ein, bis sich der Bereich um den
Anguß oder die Angüsse gefüllt haben.
• Beenden Sie das Füllen des Teils mit 50% bis
100% der Einspritzgeschwindigkeit der Maschine.
21
Anhang
Tabelle 6: IMD Farben, die mit Lexan Folie kompatibel sind
Hersteller
Produkt(e)
Coates/Colonial/colour Mix Printing Inks, Inc.
180 E. Union Avenue
East Rutherford, NJ 07073
(201) 933-6100
C-37 Series
Naz-Dar
8501 Hedge Lane Terrace
Shawnee, KS 66227
(913) 422-1888
9600 Series
Marabuwerke GmbH & co.
Asperger Strasse 4
71732 Tamm
Deutschland
(49) 7141-691-0
Nor-Cote UK, Ltd.
Unit 7, Warrior Park, Eagle Close
Chandlers Ford Ind. Estate
Eastleigh, Hampshire
United Kingdom S053 4NF
(44) 1703-270542
Um die erforderliche Opazität zu erreichen, sollte
besser die Schichtenanzahl statt die Schichtenstärke
erhöht werden.
Denken Sie daran, daß ein Stapeln der Folien vor
Entfernung aller Lösungsmittelreste zu Störungen
im Prozeß führen kann.
Hersteller-Anweisungen für Nor-Cote
IMD Farbenserie*
Druckerempfehlungen
IMD Spezialfarbe 3060
IMD Series
Hersteller-Anweisungen für Marabu IMD
3060 Serie
Vorbereitung der Farbe
Die Farbe sollte vor der Verwendung sorgfältig
gemischt werden. Sie sollte um 10 bis 15% verdünnt
werden, damit sich die richtige Druckviskosität ergibt.
Maschenweite
Es können Maschenweiten von 90 bis 140 bei glatt
gewebtem Polyester verwendet werden, aber 120
führt zu den besten Ergebnissen. Die Siebspannung
sollte über 16N/cm liegen.
Schablone
Sämtliche lösungsmittelbeständigen Photoemulsionen oder Filme können verwendet werden.
Rakel
Keine speziellen Empfehlungen.
Abbindung
Kann im Heißluftofen oder mit Infrarot getrocknet
werden, muß aber vor der Stapelung eine Kühlzone
durchlaufen. Vor dem Stapeln und Formen müssen
sämtliche Lösungsmittelreste entfernt werden, da
sich die Lösungsmittel im Stapel nicht verflüchtigen
können.
22
bessere Opazität ergeben, kann dies zu
Lösungsmitteleinschlüssen und schlechten
Ergebnissen führen.
Vorbereitung der Farbe
Die Farbe sollte vor der Verwendung sorgfältig
gemischt werden. Die Farbe wird für die meisten
Anwendungen druckbereit geliefert.
Maschenweite
Maschenweiten von 120 bis 140 bei glatt gewebtem
Polyester führen zu den besten Ergebnissen,
obwohl auch einige Diagonalbindungen verwendet
werden können. Die Spannung sollte bei einem
starren Rahmen im Bereich von 16 – 20 N/cm
liegen.
Schablone
Es können die meisten Emulsionssysteme verwendet
werden. Glatt aufgetragene direkte Emulsionen oder
dünne Kapillarfilme, die kompatibel mit UV-Farben
sind, führen zu guten Ergebnissen.
Rakel
Eine gegossene Rakel besitzt eine bessere
Chemikalienbeständigkeit. Ein scharfer Polyurethan
mit 80-90 Durometer sollte bevorzugt werden.
Abbindeausrüstung & -parameter
IMD-Farben funktionieren am besten, wenn sie
angemessenen UV-Energieniveaus ausgesetzt
werden. Normalerweise sollte eine UVAbbindeanlage mit einer fokussierten Lampe von
120 Watt pro Zentimeter oder zwei Lampen von
80 Watt pro Zentimeter verwendet werden. Bandgeschwindigkeiten von 15-30 m/min sind normal,
die Abbindegeschwindigkeit hängt von der Opazität
der Farbe und der Stärke der Farbfolie ab.
Hinweise für Systeme, die mit UVStrahlung abbinden:
Hinweise für Farben auf
Lösungsmittelbasis:
Dickere Farbschichten ergeben eine bessere
Opazität, sind aber aufgrund der erschwerten
Eindringung der UV-Strahlung in die Folie
schlechter abzubinden. Eine schlechte Abbindung
führt normalerweise zu einer schlechten Haftung
der Farbschicht.
Die Entfernung des Lösungsmittels von der
aufgedruckten Farbe ist der Schlüssel zu guten
Ergebnissen. Obwohl dickere Farbenschichten eine
*Von Nor-Cote im Februar 1997 erhalten
Anhang
Eine Überhärtung der Farbschicht kann eine
“Oberflächenverriegelung” der Farbe oder der
umgebenden unbeschichteten Folie verursachen;
die Oberflächenverriegelung verhindert die Haftung
der nachfolgenden Farbschichten oder des
spritzgegossenen Kunststoffes.
Um die endgültige Abbindung zu erreichen, wird
die 80% Regel empfohlen, d.h. testen Sie die
Abbindung durch Ausführen des GitterschnittHaftungstests, erhöhen Sie die
Bandgeschwindigkeit, bis Störungen am Rand
auftreten, und verringern Sie die
Bandgeschwindigkeit dann auf 80% dieses Werts.
UV-Lampen erzeugen sowohl Infrarot- als auch
Ultraviolettstrahlen, und dünne Folien können sich
deshalb durch die Wärmebildung verziehen;
dichlorische Reflektoren, die die Reflektierung der
Infrarotstrahlen minimieren, tragen zur Regelung
der Substrattemperaturen ohne Beeinflussung der
UV-Strahlenenergieniveaus bei.
Tabelle 7: Lexan Graphikfolien Produktangebot (Anszug)
Kategorie
Bezeichnung
Beschreibung
Stärke
Rollenbreiten
inches
µ
inches
mm
Graphische Qualitäten
Poliert
8010
Poliert/Poliert
0.005 – 0.030
125 – 750
36 und 48
60 nur
915 und 1220
1525 nur
Texturiert
8A13
Poliert/Matt
0.005 – 0.025
125 – 625
36 und 48
915 und 1220
8A35
Poliert/Samt
0.005 – 0.030
125 – 750
36 und 48
915 und 1220
8B35F
FeinMatt/Samt
0.007
0.010 – 0.020
175
250 – 500
36 nur
36 und 48
915 nur
915 und 1220
8B35
Matt/Samt
0.003
0.005 – 0.020
75
125 – 500
36, 48 und 55
36, 48 und60
915, 1220 und 1400
915, 1220 und 1525
8B36
Matt/Wildleder
0.010 – 0.020
250 – 500
36 und 48
915 und 1220
8A13F
FeinMatt/Poliert
0.010 – 0.030
250 – 750
36 und 48
915 und 1220
8A73
Matt/Poliert
0.010 – 0.020
250 – 500
36 und 48
915 und 1220
36 und 48
915 und 1220
48
Doppelte
Rollen (Alle)
1220
Doppelte
Rollen (Alle)
Beschichtet Qualitäten
(S) Standard, erste
Oberfläche bedruckbar
(H) Hart, maximale
Chemikalienund Verschleißbeständigkeitund
HP92S, H, W, WP
Poliert/Poliert
0.007 – 0.030
175 – 750
HP60S, H
Matt/Poliert
0.007 – 0.030
175 – 750
HP12S, H, W
Matt/Poliert
0.007 – 0.030
175 – 750
(W) Witterungsbeständig
(WP) Witterungsbeständig,
erste Oberfläche
bedruckbar
23