Polyetheretherketon (PEEK) ist ein hochleistungsfähiges thermoplastisches technisches Kunststoffmaterial, das sich durch ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hohe Temperaturbeständigkeit, chemische Stabilität und Ermüdungsbeständigkeit auszeichnet. Es findet in vielen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau sowie der Elektro- und Elektronikindustrie breite Anwendung. Die besonderen Eigenschaften von PEEK-Materialien stellen jedoch auch viele Herausforderungen an das Spritzgießen. Um qualitativ hochwertige PEEK-Spritzgießteile herzustellen, ist es notwendig, die folgenden Schlüsselpunkte genau zu beherrschen.
Vorbehandlung des Rohmaterials
Ausreichende Trocknung: Obwohl PEEK-Materialien eine relativ geringe Wasseraufnahme haben, können selbst geringe Mengen an Feuchtigkeit während des Hochtemperatur-Spritzgießens Hydrolysereaktionen auslösen, was zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften und zu Mängeln wie Silberstreifen und Blasen in den Spritzgießteilen führen kann. Daher ist es unerlässlich, die PEEK-Rohstoffe vor dem Spritzgießen vollständig zu trocknen. Es wird im Allgemeinen empfohlen, einen Adsorptionstrockner zu verwenden, die Trocknungstemperatur auf 150 °C - 180 °C einzustellen und die Trocknungszeit auf 4 - 6 Stunden zu belassen, um sicherzustellen, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe unter 0,02 % sinkt. In der Praxis kann ein hochpräziser Feuchtigkeitsdetektor zur Echtzeitüberwachung des Trocknungseffekts ausgerüstet werden, um eine ausreichende Trocknung der Rohstoffe zu gewährleisten.
Rohstoffsichtung und Vorwärmung: Die PEEK-Rohstoffgranulate sorgfältig prüfen und Verunreinigungen, verfärbte oder verformte Granulate entfernen, um eine gleichmäßige Rohstoffqualität zu gewährleisten. Für Fälle, in denen Füllstoffe oder Zusatzstoffe hinzugefügt werden müssen, ist eine gründliche Vermischung sicherzustellen. Ein Hochgeschwindigkeitsmischer kann verwendet werden, um den Anteil jeder Komponente gemäß der Rezeptur präzise zu steuern, wobei die Mischzeit in der Regel 15 - 30 Minuten beträgt, damit die Zusatzstoffe gleichmäßig in den PEEK-Rohstoffen verteilt sind und Mängel in den Spritzgießteilen aufgrund ungleichmäßiger Vermischung vermieden werden. Darüber hinaus sollten die Rohstoffe vor dem Eintritt in den Zylinder der Spritzgießmaschine auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt werden, was dazu beiträgt, die Heizzeit im Zylinder zu verkürzen, die Plastifizierungseffizienz zu verbessern und somit die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Optimierung der Prozessparameter beim Spritzgießen
Temperaturkontrolle: PEEK hat eine relativ hohe Schmelztemperatur, die in der Regel zwischen 340 °C und 400 °C liegt. Während des Spritzgießprozesses muss die Zylindertemperatur genau gesteuert werden, wobei die Temperatur im vorderen Abschnitt etwas niedriger als im hinteren Abschnitt sein sollte, um eine gleichmäßige Plastifizierung der Rohstoffe zu gewährleisten und Überhitzung und Zersetzung zu vermeiden. Die Werkzeugtemperatur ist auch für das PEEK-Spritzgießen von entscheidender Bedeutung und wird in der Regel auf 180 °C - 220 °C gesteuert. Eine angemessene Werkzeugtemperatur kann die Fließfähigkeit der Schmelze verbessern, die inneren Spannungen der Spritzgießteile reduzieren und die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität des Produkts verbessern. Wenn PEEK-Zahnräder gespritzt werden, kann eine stabile Werkzeugtemperatur von 200 °C die Rauheit der Zahnflächen der Zahnräder effektiv reduzieren und die Übertragungsgenauigkeit der Zahnräder verbessern.
Druck- und Geschwindigkeitsanpassung: Ein angemessener Spritzdruck und eine angemessene Spritzgeschwindigkeit sind entscheidend für eine gute Füllung der Kavität. Ein zu niedriger Druck kann leicht zu Problemen wie unzureichender Füllung und Kurzschlüssen führen; ein zu hoher Druck kann zu Gratebildung und Werkzeugaufschwellung führen. Eine übermäßige Spritzgeschwindigkeit kann zu Luftanschlüssen und Verkohlung führen; eine zu niedrige Geschwindigkeit wird die Produktionseffizienz beeinträchtigen. In der Praxis ist es notwendig, die optimalen Druck- und Geschwindigkeitskurven durch Probenvorgänge gemäß Faktoren wie der Form, Größe und Wandstärke der Spritzgießteile zu bestimmen. Bei PEEK-Spritzgießteilen mit ungleichmäßiger Wandstärke kann ein mehrstufiges Spritzen angewendet werden, bei dem die Spritzgeschwindigkeit an den dünnwandigen Abschnitten erhöht und der Druck an den dickwandigen Abschnitten angemessen reduziert wird, um eine gleichmäßige Füllung zu gewährleisten.
Einstellung von Nachdruck und Abkühlzeit: Der Nachdruck kann das Material, das für die Schrumpfung der Schmelze bei der Abkühlung benötigt wird, ergänzen und Schrumpfspuren an den Spritzgießteilen verhindern. Der Nachdruck beträgt in der Regel 60 % - 80 % des Spritzdrucks, und die Nachdruckzeit hängt von der Dicke der Spritzgießteile ab und beträgt in der Regel 10 - 30 Sekunden. Die Abkühlzeit sollte lang genug sein, um sicherzustellen, dass die Spritzgießteile vollständig abgekühlt und ausgehärtet sind, um Verformungen beim Entformen zu vermeiden. Die Abkühlzeit kann aufgrund von Faktoren wie dem Volumen der Spritzgießteile, der Kühlfläche und der Effizienz des Kühlsystems des Werkzeugs bestimmt werden und beträgt in der Regel 20 - 60 Sekunden.
Schlüsselpunkte beim Werkzeugentwurf
Optimierung der Werkzeugstruktur: Der Anguss- und Kanalentwurf des Werkzeugs hat einen erheblichen Einfluss auf die Strömung der PEEK-Schmelze. Aufgrund der hohen Viskosität und schlechten Fließfähigkeit der PEEK-Schmelze sollten großdimensionierte Angüsse und kurze, dicke Kanäle verwendet werden, um den Strömungswiderstand zu reduzieren. Ein Heißkanalsystem kann die Entstehung von Kaltmaterial reduzieren, die Gleichmäßigkeit der Schmelzetemperatur verbessern, den Spritzdruck senken und gleichzeitig den Formzyklus verkürzen und die Produktionseffizienz steigern. Bei Spritzgießteilen mit komplexer Form ist ein angemessener Entwurf der Trennfläche und des Entformungsmechanismus erforderlich, um ein reibungsloses Entformen der Spritzgießteile zu gewährleisten und Produktionsunterbrechungen und Schäden am Produkt aufgrund von schwierigem Entformen zu vermeiden. Wenn Werkzeuge für PEEK-Spritzgießteile mit tiefen Hohlräumen entworfen werden, können seitliche Kernziehmechanismen wie Schieber oder schräge Deckel verwendet werden, um ein reibungsloses Entformen zu erreichen.
Stärkung des Entwurfs des Kühlsystems: Ein effizientes Kühlsystem kann die Abkühlgeschwindigkeit der PEEK-Spritzgießteile beschleunigen und den Formzyklus verkürzen. Entsprechend der Werkzeugstruktur und der Form der Spritzgießteile sollten die Kühlwasserkanäle angemessen angeordnet werden, um eine gleichmäßige Abkühlung zu gewährleisten. Die konformale Kühltechnik kann angewendet werden, um die Kühlwasserkanäle an die Kontur der Spritzgießteile anzupassen und die Kühleffizienz zu verbessern. Die Erhöhung des Durchmessers und der Anzahl der Kühlwasserkanäle sowie die Verbesserung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums können auch die Kühleffizienz effektiv steigern. Bei großen PEEK-Spritzgießwerkzeugen kann ein zirkulierendes Kühlsystem mit einem Temperaturregler für das Kühlmedium verwendet werden, um die Temperatur des Kühlmediums präzise zu steuern und stabile Kühleffekte zu gewährleisten.
Geräteauswahl und Wartung
Geräteauswahl: Das PEEK-Spritzgießen stellt hohe Anforderungen an die Leistung der Spritzgießmaschine. Es sollte eine Spritzgießmaschine mit ausreichendem Spritzdruck und Schließkraft ausgewählt werden, um die Anforderungen des Hochviskositäts- und Hochdruckspritzgießens der PEEK-Schmelze zu erfüllen. Die Schnecke der Spritzgießmaschine sollte aus speziellen Materialien wie einer nitrierten Schnecke gefertigt sein, um ihre Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Gleichzeitig sollte das Temperatursteuerungssystem der Spritzgießmaschine präzise und zuverlässig sein, um die Temperaturen des Zylinders und des Werkzeugs genau zu steuern.
Gerätewartung: Führen Sie regelmäßig umfassende Inspektionen und Wartungsarbeiten an der Spritzgießmaschine durch, einschließlich Komponenten wie Schnecke, Zylinder, Hydrauliksystem und elektrisches System. Ersetzen Sie rechtzeitig abgenutzte Schneckenkopf, Spiegelringe und andere Teile, um eine stabile Plastifizierungs- und Spritzleistung zu gewährleisten. Reinigen Sie die Filter des Hydrauliksystems, um eine Verstopfung durch Verunreinigungen zu vermeiden und die Sauberkeit und den stabilen Druck des Hydrauliköls zu gewährleisten. Inspektieren Sie das elektrische System, um sicherzustellen, dass alle elektrischen Komponenten zuverlässig verbunden sind und die Temperatursteuerung genau ist. Regelmäßige Gerätewartung kann die Wahrscheinlichkeit von Gerätestörungen reduzieren und Produktionsunterbrechungen aufgrund von Gerätestörungen vermeiden.
Qualitätsinspektion und -kontrolle
Prozessinspektion: Während des PEEK-Spritzgießprozesses ist es notwendig, die Schlüsselparameter wie Temperatur, Druck und Geschwindigkeit in Echtzeit zu überwachen. Sensoren installieren, um die Daten an das Steuerungssystem zu übertragen, und bei Abweichungen der Parameter rechtzeitig Alarme auslösen und Anpassungen vornehmen. Gleichzeitig sollten die Spritzgießteile in Echtzeit visuell inspiziert werden. Wenn Mängel wie Grate, Blasen oder Verformungen festgestellt werden, sollten die Ursachen rechtzeitig analysiert und Maßnahmen zur Lösung ergriffen werden.
Fertigproduktinspektion: Führen Sie nach dem Spritzgießen von PEEK-Spritzgießteilen umfassende Qualitätsinspektionen durch, einschließlich Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und mechanischen Eigenschaften. Verwenden Sie hochpräzise Messgeräte wie Koordinatenmessgeräte, um zu prüfen, ob die Maßgenauigkeit der Spritzgießteile den Entwurfsanforderungen entspricht. Durch visuelle Inspektion stellen Sie sicher, dass die Oberfläche der Spritzgießteile frei von Mängeln und gleichmäßig gefärbt ist. Führen Sie mechanische Eigenschaftstests wie Zug- und Biegeversuche an den Spritzgießteilen durch, um zu überprüfen, ob sie den Verwendungsanforderungen entsprechen. Einrichten eines vollständigen Qualitätsrückverfolgungssystems, um die Qualitätsdaten jeder Charge von Produkten aufzuzeichnen und zu analysieren, den Produktionsprozess kontinuierlich zu optimieren und die Stabilität der Produktqualität zu verbessern.
PEEK-Spritzgießen ist ein komplexer Prozess. Es ist notwendig, mehrere Aspekte wie Vorbehandlung des Rohmaterials, Optimierung der Prozessparameter beim Spritzgießen, Werkzeugentwurf, Geräteauswahl und Wartung sowie Qualitätsinspektion und -kontrolle genau zu steuern, um qualitativ hochwertige PEEK-Spritzgießteile herzustellen und den Anforderungen verschiedener Branchen an hochleistungsfähige Kunststoffprodukte gerecht zu werden.
