Drs. Ing. John Düring, Ing. Willem Vonderhorst
Vanwege de samendrukbaarheid van de materialen die bij Fabric-Melt achterspoten worden, is tijdens inspuiting een gecontroleerde lage druk in de matrijs voor een goede productkwaliteit van groot belang [1]. Hiertoe zijn er een aantal interessante oplossingen ontwikkeld.
Cascade aanspuiting
Een manier om een lagere druk in de matrijs te realiseren is het gebruik maken van meerdere (afsluitbare) aanspuitpunten, waarbij steeds een volgend aanspuitpunt geactiveerd wordt pas nadat het vloeifront gepasseerd is (cascade). Het zal duidelijk zijn dat de positie en het tijdstip van activering nauwkeurig bepaald moeten worden. Zie als voorbeeld de cascade aanspuiting van een deurpaneel (figuur 1).
Lage druk spuitgieten
Een andere mogelijkheid is om de nadruk in de nadrukfase sterk te reduceren of zelfs helemaal weg te laten, het zogenaamde lage druk spuitgieten [2]. Zie figuur 2. Omdat de matrijsvormholte nu volumetrisch gevuld wordt is er echter geen compensatie voor de krimp. Dit heeft uiteraard gevolgen voor het verdere krimpgedrag van het product.
Lage druk spuitgieten is met name geschikt voor dikwandig geschuimde producten. Als oplossing voor de lange koeltijden kunnen meer matrijzen en/of sluitstations gecombineerd worden met één injectie eenheid.
Injection-Compression-Moulding
Bij Injection-Compression-Moulding (ICM) speelt de matrijs zelf een actieve rol om de drukverschillen in de matrijs te verlagen [3]. ICM kent een 3-talvarianten, namelijk: a) de matrijs gaat enigszins open tijdens het inspuiten, men spreekt dan over het “ademen” van de matrijs. Hiertoe moet de sluitkracht dus lager afgesteld worden dan resulterende kracht van de optredende interne matrijsdruk. Het opengaan van de matrijs voorkomt daarbij dan de te hoge drukken. b) de inspuiting vindt plaats in een matrijs die al enigszins geopend is. Pas na inspuiting zal de matrijs zich sluiten waardoor eveneens te hoge drukken vermeden worden. c) de inspuiting geschiedt hierbij ook in een al iets geopende matrijs maar deze sluit zich al tijdens de inspuiting. Deze variant lijkt weliswaar veel op de variant b) maar is veel moeilijker uit te voeren. Om ook bij een enigszins geopende matrijs een afgesloten vormholte te verkrijgen wordt vaak een zogenaamde “Tauchkanten” matrijs gebruikt. De meest toegepaste ICM-methode is variant b) die ook wel Compression-Injection-Moulding of “Spritzprägen” genoemd wordt.
Deposit-Compression-Moulding
Bij Deposit-Compression-Moulding (DCM, “Hinterprägen”) wordt de smelt gedeponeerd tussen de horizontale matrijshelften van een verticale pers. Vormgeving vindt plaats bij het sluiten van de matrijs door de pers waarbij het decoratie materiaal met het substraat verenigd wordt [4]. DCM is het eerst ontwikkeld in Japan (bekend als mold stamping) en is bij uitstek geschikt voor grote productdelen. Ook bij het DCM zijn een 3-tal varianten ontwikkeld namelijk: MAC, MFC en PIC die kort besproken worden.
Melt-Application-Compression Moulding
Bij Melt-Application-Moulding (MAC, “Strangablegeverfahren”) deponeert een extruder of een injectie unit een zekere hoeveelheid smelt op een horizontale matrijshelft van een verticale pers. Zie figuur 3. De uitstroomopening kan bewegen en is daarbij tevens in staat de hoeveelheid te deponeren smelt te regelen, dit opdat de juiste hoeveelheid smelt op de juiste plaats terechtkomt. Om kwaliteitsredenen wordt het decoratie materiaal van tevoren in de bovenste matrijshelft aangebracht, bij het sluiten van de matrijs wordt het met het substraat verenigd.
Melt-Flow-Compression Moulding
Bij Melt-Flow-Compression-Moulding (MFC, “Quellflussverfahren”) wordt de juiste hoeveelheid smelt van onderaf middels een groot volume hot-runner ingespoten in een horizontale matrijs die enigszins geopend is. Zie figuur 4. Ook hier is het laminaat al in de bovenste matrijshelft gepositioneerd en pas bij het sluiten van de matrijs door de verticale pers vindt vereniging plaats van decoratie materiaal met het substraat.
Preform-Injection-Compression-Moulding
Pre-Form-Injection-Compression-Moulding (PIC) is in feite een combinatie van spuitgieten en (decor-)persen. Allereerst wordt een product gespoten met behulp van een horizontale matrijs. Vervolgens wordt in een verticaal persstation de decoratie met het nog warme voorgevormde product samengebracht en in de uiteindelijke vorm geperst. Voor PIC worden daartoe roterende matrijshelften gebruikt of zijn matrijshelften op een roterende tafel geplaatst. De onderste matrijshelft wordt dus zowel voor het spuitgieten als voor het (decor-)persen gebruikt.
Resumé
Hoewel de zojuist beschreven spuitgiettechnieken ontwikkeld zijn voor de massa productie van relatief grote kunststofdelen kan Fabric-Melt ook voor kleinere producten toegepast worden. Cascade aanspuiting en lage druk spuitgieten kunnen in principe zelfs met standaard spuitgietmachines uitgevoerd worden. Voor de verschillende ICM-technieken dient weliswaar de machine besturing en vergrendeling aangepast te worden maar dit is niet onoverkomelijk. De diverse DCM-technieken vergen daarentegen wel speciale matrijs-machine configuraties met bijbehorende investeringen en lijken daarom tot nu toe alleen voorbehouden aan de automobiel toeleveringsindustrie.
Literatuur
[1] Düring,J.; Vonderhorst,W.H.; Fabric-Melt: Achterspuiten van Textiel (1). Kunststof & Rubber 52 (1999) 10, blz.22-23.
[2] Anders,S.; Littek,W.;Schneider,W.:Hinterspritzen von Dekormaterialien durch Niederdruck-Spritzgießen. Kunststoffe 80 (1990) 9, blz. 997-1002.
[3] Eyerer,P.; Bürkle,E.: Spritzgießen mit reduzierter Schließkraft. Kunststoffe 81 (1991) 10, blz. 851-862.
[4] Bürkle,E.; Rehm,G.: Hinterspritzen und Hinterpressen. Kunststoffe 86 (1996) 3, blz. 298-307.