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Aktualisierung 31.01.2021

Unter Schwindung versteht man die Volumen oder auch Maßdifferenz.

Bei Kunststoffen versteht man unter Schwindung die geometrische Veränderung eines Formteils während des Abkühlens vom schmelzflüssigem in den festen Zustand, wodurch eine Volumenkontraktion auftritt. 

Man unterscheidet drei verschiede Schwindungsarten:

•     Entformungsschwindung,

•     Verarbeitungsschwindung und

•     Nachschwindung.

Die Entformungsschwindung, infolge der Volumenkontraktion, wird unmittelbar nach dem Auswerfen des Formteils gemessen.

Die Verarbeitungsschwindung wird aus der Differenz der Werkzeug Abmaße und des Formteils nach 16 Stunden Lagerung im Normalklima bestimmt.

Bei teilkristallinen Kunststoffen muss nach der Entformung mit weiteren Zeitabhängigen Maßänderungen der Nachschwindung gerechnet werden.

Die Summe aus der Verarbeitungsschwindung und Nachschwindung nennt man Gesamtschwindung.

Die Nachschwindung beträgt generell nur 10% der Verarbeitungsschwindung.

Bei glasfasergefüllten Materialien gelten einige Besonderheiten. In Faserorientierungsrichtung wird die Schwindung von einer Änderung der Verfahrensparameter kaum beeinflusst, da die Steifigkeit der Fasern eine Schwindung größtenteils verhindert. Quer zur Faserrichtung können die gleichen Beeinflussungsmöglichkeiten wie beim reinen Matrixwerkstoff angenommen werden.

  Verarbeitungsschwindung Nachschwindung
 amorph 0,2 – 0,8 % ≈ 0
 teilkristalin 0,2 – 3,0 %  bis 10% von der VS

 

 

PA schwindet eher quer zur Strömung als in Strömungsrichtung (anisotrop).

Beeinflussung von Schwindung und Verzug durch den Prozess:

Druck,Temperatur und Orientierung sind die Haupteinflussfaktoren auf die Schwindung.

Nachdruckhöhe: Verarbeitungschwindung zu groß - Nachdruck erhöhen,

Sowohl bei amorphen als auch bei teilkristallinen Thermoplasten hat die Nachdruckhöhe den größten Einfluss auf das Schwindungsverhalten. Unter der Wirkung des Nachdruckes wird das Material in der Kavität komprimiert und die durch den Abkühlprozess hervorgerufene Volumenkontraktion durch nachfliesende Schmelze kompensiert. Die Beeinflussbarkeit durch den Nachdruck ist allerdings degressiv, d. h. mit zunehmendem Nachdruck wird die Schwindungsreduktion geringer, da durch den Nachdruck nur die Schwindung der Formmasse im schmelzeflüssigen Bereich ausgeglichen werden kann, die Schwindung nach dem Erstarren der Formmasse davon jedoch kaum beeinflusst wird.

Nachdruckzeit: Verarbeitungschwindung zu groß - Nachdruckzeit erhöhen, 

Mit zunehmender Nachdruckzeit wird durch Nachdrucken der Schmelze die Schwindung reduziert. Dieser Vorgang kann jedoch nur erfolgen, solange die Schmelze an keinem Ort des Fließwegs (insbesondere Anguss und Anschnitt) eingefroren ist. Eine Nachdruckzeitverlängerung darüber hinaus hat danach keine Wirkung mehr. Bei ausreichend langer Nachdruckzeit überwiegt bei teilkristallinen Formmassen der Einfluss der verbesserten Druckwirkung in der Kavität.

Massetemperatur: Verarbeitungschwindung zu groß - Massetemperatur erhöhen, 

Eine Erhöhung bewirkt die damit verbundene Abnahme der Schmelzeviskosität eine bessere Druckübertragung und damit eine Schwindungsverringerung.

Werkzeugtemperatur: Verarbeitungschwindung zu groß - Werkzeugtemperatur senken, 

Verringern Sie bei teilkristallinen Kunststoffen die Werkzeugtemperatur, um die Abkühlgeschwindigkeit zu erhöhen. Dies verringert den Kristallinitätsgrad und die Verarbeitungschwindung. Beobachten Sie das Verzugsverhalten der Teile mehrerer Wochen (Nachschwindung). 

Eine höhere Werkzeugtemperatur führt bei teilkristallinen Kunststoffen zu einer hohen Verarbeitungsschwindung und einer relativ geringen Nachschwindung. Bei höheren Werkzeugtemperaturen fällt die Gesamtschwindung gleichmäßiger und geringer aus als bei einen kalten Werkzeug.

Abweichungen der Werkzeugtemperatur erzeugen ein Biegemoment, das dazu führt, dass das Spritzteil sich wölbt. Ungleichmäßige Schwindung kann auftreten, wenn das Formteil ungleichmäßig abgekühlt wird.

Kühlzeit: Eine längere Abkühlzeit kann dazu führen, dass das Teil maßhaltig bleibt.

Orientierung: Während der Füll und Verdichtungsphase treten Scher und Dehnspannungen auf. Sie bewirken, dass sowohl das Material als auch die Füll und Verstärkungsstoffe im Material sich orientieren. Schwankungen in der Orientierung können zu ungleichmäßiger Schwindung führen. Bei den glasfaserverstärkten Kunststoffen entsteht durch die Orientierung ein vollkommen anderes Schwindungsverhalten. Hauptverursacher von Verzugserscheinungen ist hier die Differenz zwischen Faserorientierung längs und quer zur Fließrichtung. Diese unterschiedlichen Verzugsursachen zwischen unverstärkt und verstärkt führen häufig beim selben Teil zu entgegengesetzten Verzugsphänomenen.


Beeinflussung von Schwindung und Verzug durch das Werkzeug:

Formteildicke: Die Verarbeitungsschwindung nimmt mit der Wanddicke zu - Druckabnahme. Bei Formteilen mit starken Wanddickenunterschieden muss mit Verzug gerechnet werden. Ein Bauteil mit unterschiedlichen Wanddicken muss in den dickeren Regionen angespritzt werden, sonst entsteht unterschiedliche Schwindung, Einfallstellen, Lunkerbildung in den dicken Bereichen. Der Anschnitt muss sich an einer Stelle befinden, an der das Material während der Kompensationsphase kontinuierlich fließen kann. Der Anschnitt muss groß genug sein. Ein Spritzgußteil mit konstanter Wanddicke schwindet in anschnittfernen Bereichen fast immer stärker als in der Nähe des Anschnitts.

Fließweglänge: Schwindung steigt, da der Werkzeuginnendruck durch steigende Länge sinkt.

Anschnitt: Wenn der Anschnitt zu klein ist und einfriert bevor das Teil komplett  verdichtet ist, kann das Teil zu klein werden. Ein größerer Anschnitt kann Abhilfe schaffen.

Sibylle Rogowski  | sibylle.rogowski@gmx.de
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