Terblend® N (ABS+PA) lässt sich problemlos verarbeiten. Das Material weist eine hohe Fließfähigkeit auf, wodurch feinste Oberflächenstrukturen abgebildet werden, so dass oft auf eine nachträgliche Lackierung mit Mattlack verzichtet werden kann. Darüber hinaus erlaubt die gute Fließfähigkeit die problemlose Spritzgussherstellung auch komplexer Teile. Hervorzuheben ist die exzellente Entformbarkeit von Spritzgussteilen aus Terblend N.

Für die Verarbeitung von Terblend N werden üblicherweise Schneckenspritzgießmaschinen eingesetzt. Dabei übernimmt deren Schnecke sowohl die Förder- und Plastifizier- als auch die Einspritzfunktion. Andere Maschinentypen (z.B. Kolbenspritzgießmaschinen) sind nur noch für Spezialanwendungen üblich (beispielsweise zum Erzeugen eines Marmoreffekts)

Einen wesentlichen Einfluss auf die späteren Formteileigenschaften übt die verwendete Schnecke aus.  Wird eine für das Material ungeeignete Schnecke gewählt, kann dies zu Inhomogenitäten in der Schmelze führen. Durch eine ungünstige Schneckengeometrie kann die Schmelze hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt sein und dadurch thermisch und mechanisch geschädigt werden Neben optischen Einbußen hat dies eine Verringerung der mechanischen Eigenschaften des Formteils zur Folge.  Für die Verarbeitung von Terblend N haben sich in der Praxis Dreizonenschnecken bewährt (Abb. 7).  Wie der Name schon sagt, besitzt dieser Schneckentyp drei verschiedene Zonen mit jeweils spezifischen Aufgaben (Einzugs-, Kompressions- und Ausstoßzone). An der Schneckenspitze befindet sich noch eine Rückströmsperre, die das Zurückströmen der im Schneckenvorraum vorhandenen, plastifizierten Schmelze während der Einspritz- und Nachdruckphase verhindert.  Moderne Standardschnecken weisen im Allgemeinen eine wirksame Schneckenlänge von 20 bis 23 D auf, wobei die Einzugszonenlänge etwa der halben Schneckenlänge entspricht.  Kompressions- und Ausstoßzone sind etwa gleich lang. Die Steigung beträgt üblicherweise 0,8 bis 1 D. Das Gangtiefenverhältnis von Einzugs- und Ausstoßzone liegt zwischen 2 und 3. Für die Spritzgießverarbeitung von Terblend N hat sich ein Kompressionsverhältnis von 2 bis 2,5 bewährt.

Wichtig für einen störungsfreier Schmelzefluss in der Plastifiziereinheit sind die Ausführungen von Schneckenspitze und Rückströmsperre. Konstante Schmelzepolster und lange Nachdruckzeiten können nur mit Rückströmsperren gehalten werden. Das Spiel zwischen Zylinder und Rückströmsperre sollte bei Betriebstemperatur zwischen 0,02 und 0,04 mm betragen (Abb. 8). Um einen Rückstau der Schmelze zu vermeiden, müssen die Durchflussquerschnitte in den verschiedenen Bereichen (A, hA, H) gleich groß ausgeführt sein. Die Schneckenspitze ist strömungsgünstig auszulegen, der Winkel C sollte an Schneckenspitze und Düseneintritt gleich sein, damit sich möglichst wenig Schmelze im Zylinderkopf bzw. in der Düse festsetzen kann. Bei einer ungünstig ausgelegten Schneckenspitze kann die Schmelze aufgrund einer längeren Verweilzeit im Plastifizierzylinder thermisch geschädigt werden.  In diesem Fall ist eine mechanische und optische Beeinträchtigung des Bauteils nicht ausgeschlossen.

Offene Düsen

Aufgrund strömungstechnischer Vorteile lassen offene Düsen (Abb. 9) eine einfache Reinigung und Spülung sowie einen schnellen Material- und Farbwechsel zu. Zur Vermeidung thermischer Schädigungen sollte der Durchmesser der Düsenbohrung mindestens 3 mm betragen. Der Winkel am Düseneintritt sollte mit dem der Schneckenspitze übereinstimmen

Verschlussdüsen

Der Einsatz von Verschlussdüsen erlaubt das Abheben der Maschinendüse während des Plastifizierens. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen temperierter Maschinendüse und dem kühleren Werkzeug unterbunden. Verschlussdüsen sind auch dann von Vorteil, wenn mit erhöhtem Staudruck gearbeitet werden muss und störendes Fadenziehen vermieden werden soll. Für Terblend N sind mechanisch oder hydraulisch betätigte Nadelverschlussdüsen gut geeignet (Abb. 10). Ein Nachteil der Verschlussdüsen liegt in den höheren Druckverlusten gegenüber offenen Düsensystemen.

Angussgestaltung

Bei der Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen für Terblend N sollte darauf geachtet werden, dass Angusskanäle und Anschnitte ausreichend groß dimensioniert sind. Der Fließwiderstand ist beim Einspritzen und Nachdrücken möglichst niedrig zu halten. Als Faustregel gilt, dass der Anschnitt mindestens die halbe Wanddicke des Formteils als Durchmesser besitzen soll. Die Folgen unterdimensionierter Anschnitte können u. a. Schlieren, Scherverbrennungen und Delaminierungen sein. Ein vorzeitiges Erstarren der Schmelze im Anguss führt häufig zu Einfallstellen und Lunkern im Formteil, da die Volumenkontraktion der Schmelze während der Nachdruckphase nicht ausgeglichen werden kann. Für die Dimensionierung und Balancierung von Anguss- und Verteilersystemen verfügt die Styrolution über entsprechende rheologische Kalkulationsprogramme

Wanddicke

Die erforderliche Wanddicke errechnet sich aus den Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen sowie einer wirtschaftlichen Zykluszeit für das Formteil.  Um Einfallstellen zu vermeiden bzw. zu reduzieren, sollte möglichst im Bereich der größten Wanddicke angespritzt werden, weil hier der Nachdruck am längsten wirken kann.
Wird dagegen in Bereichen mit geringerer Wanddicke angespritzt, frieren diese früher ein mit der Folge, dass über fehlenden Materialnachschub die Volumenkontraktion in den dickeren Bereichen nicht mehr ausgeglichen werden. Diese Vorgehensweise führt in der Regel zu mehr oder weniger ausgeprägten Einfallstellen  Versteifungsrippen sollten grundsätzlich mit einer geringeren Wanddicke als die Grundwanddicke ausgeführt und mit einem Radius an die Grundwand angebunden werden. Der Radius vermeidet Fließprobleme und Kerbwirkungen.

Wandstruktur

Was die Wandstrukturierung bzw. -texturierung angeht, ist zu beachten, dass erodierte Werkzeugoberflächen eine bessere Kratzfestigkeit der Fertigteile zur Folge haben als geätzte Werkzeugoberflächen. Darüber hinaus wird die Kratzfestigkeit besser beurteilt, wenn eine hohe Oberflächenrauhigkeit der Werkzeugwand vorliegt (Abb. 11). Letzteres führt auch zu einer verbesserten Bindenahtoptik.

Entlüftung

Beim Spritzgießwerkzeug ist es generell erforderlich, am Fließwegende und am Zusammenfluss der Schmelzeströme Entlüftungskanäle einzuarbeiten. Die Folgen einer fehlenden Entlüftung sind Formfüllprobleme, Belagbildung und auch Verbrennungen.

Entformbarkeit

Bei Terblend N sind Entformungsschrägen von 1 º allgemein ausreichend; sie sollten jedoch keinesfalls 0,5 º unterschreiten. Die Auswerferstifte oder Abstreifplatten sind möglichst großflächig auszulegen, damit das Fertigteil beim Entformen nicht deformiert wird. Unter Umständen lässt sich dadurch ein früheres Entformen und somit eine kürzere Zykluszeit erzielen.
Ansonsten ist hervorzuheben, dass Terblend N eine exzellente Entformbarkeit aufweist. Im Vergleich zu anderen Kunststoffen ist die Entformungskraft gering, mit der Fertigteile aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen werden (Abb. 12).

Temperierung

Bereits bei der Positionierung der Formteillage im Werkzeug sollte an eine gleichmäßige Formteiltemperierung gedacht werden. Die an der Oberfläche des Formnests wirksame Temperatur des Werkzeugs hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Zykluszeit, die Oberflächengüte (Glanz, Oberflächenstruktur, Bindenahtmarkierung), die Schwindung und den Verzug.  Für eine gleichmäßige und rasche Abkühlung des Formteils ist u.a. die Größe der Kühlmittelbohrung, ihre Lage zur Formteiloberfläche und die Durchflussmenge des Temperiermediums wichtig. Gegebenenfalls müssen Abschnitte auf der Werkzeugoberfläche mit separaten Kühlkreisläufen temperiert werden.

Um Formteile mit zufriedenstellender Oberfläche und einem guten Eigenschaftsniveau herzustellen, darf der Feuchtigkeitsgehalt des Granulats einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Für Terblend N sollte die Feuchtigkeit im Granulat 0,15 % nicht überschreiten. Um dies zu erreichen, sollte Material aus frisch geöffneten Gebinden 4 Stunden, aus länger geöffneten Gebinden 16 Stunden bei 80 °C bis 90 °C (vorzugsweise in Stickstoff) getrocknet werden.  Abhängig von den Lager- und Umgebungsbedingungen und der Zeit kann der Feuchtegehalt in den Gebinden ansteigen. Insbesondere in den Wintermonaten kann es beim Wechsel des Granulats aus einem kalten Lagerraum in eine temperierte Verarbeitungshalle beim sofortigen Öffnen des Gebindes zur Kondensation der sich abkühlenden Umgebungsluft auf dem Granulat kommen. Das Auftreten von Kondensationsfeuchte wird vermieden, indem das geschlossene Gebinde für einen gewissen Zeitraum in der Verarbeitungshalle gelagert oder in einem Zwischensilo auf Raumtemperatur gebracht wird.  Restgebinde sind nach der Entnahme von Granulat sofort wieder sorgfältig zu schließen. Der Granulattrichter an der Maschine ist mit dem Deckel abzudecken

Die zum Aufschmelzen des Granulats benötigte Wärmemenge wird durch Beheizen des Plastifizierzylinders von außen, aber auch durch Friktion aufgrund der Schneckenrotation eingebracht. Für die Einstellung der Heizbandtemperaturen ergeben sich die in Abb. 13 dargestellten Möglichkeiten der Temperaturführung.  Die horizontale Temperaturführung wird verwendet, wenn bedingt durch eine geringe Verweilzeit oder durch Ausnutzung der vollen Plastifizierleistung möglichst rasch viel Wärme zugeführt werden muss. Die ansteigende Temperaturführung wird bei relativ langen Verweilzeiten angewandt.  Sie ermöglicht ein relativ schonendes Aufschmelzen des Materials. Das zunächst ansteigende und zur Düse hin abfallende Temperaturprofil findet in erster Linie bei offenen Düsen Anwendung, um ein Herauslaufen der Schmelze bzw. Fadenziehen zu verhindern.  Das Ziel aller Temperaturprofile muss sein, dass sich im Schneckenvorraum diejenige Schmelzetemperatur einstellt, die für die Verarbeitung erwünscht ist. Mittels des im Düsenkopf eingebauten Thermoelementes (vgl. Abb. 9 und Abb. 10 oben) kann die tatsächliche Schmelzetemperatur gemessen und das Temperaturprofil der Heizbänder sowie die Schneckendrehzahl korrigiert werden

Massetemperatur

Terblend N wird bei einer Massetemperatur von 260 bis 280 ºC verarbeitet. Zur Kontrolle empfiehlt es sich, die Massetemperatur mit einem Einstichthermometer im abgepumpten Massekuchen zu kontrollieren.
Die Verarbeitungstemperaturen der glasfaserverstärkten Marken entsprechen im wesentlichen denen der unverstärkten Produkte. Wegen der geringeren Fließfähigkeit und zur Erzielung einer hohen Oberflächenqualität und guten mechanischen Eigenschaften sollte man den jeweils oberen Temperaturbereich wählen.

Werkzeugoberflächentemperatur

Die Werkzeugoberflächentemperatur gehört zu den wichtigsten Parametern im Spritzgießprozess.  Im Fall von Terblend N sollte sie zwischen 50 und 80 ºC liegen. Eine optimale Werkzeugoberflächentemperatur beeinflusst neben der Oberflächengüte (Glanz, Oberflächenstruktur, Bindenahtmarkierungen) auch die mechanischen Eigenschaften, die Bindenahtfestigkeit und die Maßtoleranzen vom Formteil.  Lokal unterschiedliche Werkzeugtemperaturen führen zu einer unterschiedlichen Abkühlung des Formteils und damit zu abkühlbedingten Schwindungsunterschieden und Verzug.
Generell bewirkt eine höhere Werkzeugoberflächentemperatur ein langsameres Erstarren der Schmelze. Dadurch kann die Schwindung länger ausgeglichen und das Formteil mit geringeren Eigenspannungen hergestellt werden. Zudem wird die Gefahr des Auftretens von Schubmarkierungen (Tiger Lines) minimiert.

Mit dem Nachdruck wird die Schwindung des erstarrenden Kunststoffs ausgeglichen.  Hierzu ist es wichtig, dass die Umschaltung in den Nachdruck exakt bei der volumetrischen Füllung der Kavität erfolgt.  Lunker und Einfallstellen können abhängig von der Bauteilgeometrie durch die Wahl eines entsprechenden Nachdruckwertes und einer Nachdruckzeit weitestgehend ausgeglichen werden. Bei geometrisch ungünstiger Auslegung oder ungünstiger Anschnittwahl kann ein extrem hoher Nachdruck oder eine extrem lange Nachdruckzeit zur Überladung der Formteile und damit zu einer geringeren Bauteilzähigkeit führen.

Terblend N weist aufgrund seines Anteils an kristallinem Polyamid höhere Schwindungswerte auf als reines ABS.  Außerdem wird die Schwindung noch durch die Formteilgeometrie (Formteilgestalt, Wanddicke und Angusslage) und die Verarbeitungsbedingungen bestimmt.   Was letzteres angeht, haben Nachdruck und Werkzeugoberflächentemperatur eine entscheidende Wirkung auf die Verarbeitungsschwindung und die Nachschwindung von Terblend N (Abb. 14). Während die Verarbeitungsschwindung mit zunehmendem Nachdruck deutlich abnimmt, ist die Beeinflussbarkeit der Nachschwindung geringer. Mit zunehmender Werkzeugoberflächentemperatur nehmen beide Schwindungsarten zu.

Die sich aus Verarbeitungsschwindung und Nachschwindung zusammensetzende Gesamtschwindung wird beim Lagern der Fertigteile kaum durch die Lagerzeit beeinflusst (Abb. 15). Dagegen ist sie von der Lagertemperatur abhängig.

Die Aufnahme von Feuchtigkeit bewirkt geringere Schwindungswerte, da die Feuchtigkeit in Form eines Quellungsvorgangs eine gewisse Längenzunahme zur Folge hat (Abb. 16). Hierbei ist die Differenz zu den Schwindungswerten trockener Fertigteile nahezu konstant.

Die Verarbeitungsschwindung von Terblend N ist mit der von ABS und PC/ABS vergleichbar (Abb. 17). Dagegen ist die Nachschwindung spritzfrischer Teile (80 ºC/20 % rel. F./1 h) auf Grund der kristallinen Anteile in Terblend N höher als die der amorphen Werkstoffe ABS und PC/ABS. Die Nachschwindung konditionierter Teile (70 ºC/70 % rel. F./15 d) fällt demgegenüber geringer aus als die von ABS und PC/ABS. Hierfür ist die Feuchtigkeitsaufnahme der PA-Anteile des Terblend N verantwortlich, die einen partiellen Quellungsvorgang bewirkt. Für die Praxis ist eher die konditionierte Gesamtschwindung entscheidend, die für Terblend N, ABS und PC/ABS ähnlich ausfällt (ca. 0,7 %).  Demnach ist das Schwindungsverhalten von Terblend N - sowohl was die Spritzgießverarbeitung, als auch was die Fertigteillagerung unter praxisnahen Bedingungen angeht - mit dem von ABS und PC/ABS vergleichbar.

Bei sachgemäßer Verarbeitung sind Schmelzen aus Terblend® N thermisch stabil und bringen keine Gefährdung durch molekularen Abbau oder Entwicklung von Gasen und Dämpfen. Wie alle thermoplastischen Polymere zersetzt sich auch Terblend N bei übermäßiger thermischer Beanspruchung, z.B. bei Überhitzung, beim Reinigen durch Abbrennen; dabei bilden sich gasförmige Zersetzungsprodukte. Oberhalb etwa 300 ºC beschleunigt sich die Zersetzung, wobei hauptsächlich Kohlenmonoxid, Ammoniak, Caprolactam, Styrol, Butadien und Acrylnitril gebildet werden.

Bei unsachgemäßer Verarbeitung, z. B. hoher Temperaturbelastung und/oder langer Verweilzeit der Schmelze in der Verarbeitungsmaschine, können sich gesundheitsschädliche, stechend riechende Dämpfe bilden. In einem solchen Störungsfall, der sich außerdem durch bräunliche Verbrennungsschlieren auf den Formteilen bemerkbar macht, ist der Zylinder der Verarbeitungsmaschine durch Ausspritzen ins Freie bei gleichzeitiger Herabsetzung der Zylindertemperaturen freizuspülen. Rasche Kühlung des geschädigten Materials, z.B. in einem Wasserbad, vermindert die Geruchsbelästigung.

Zusätzliche Informationen sind in unseren Sicherheitsdatenblätter für Terblend N enthalten.