Wärmeübertragung

Das Werkzeug lässt sich mit einem Wärmetauscher vergleichen, da Wärme in das Werkzeug geleitet wird und daraufhin durch Übertragung entzogen.

Die Hauptquelle der Energiezufuhr des Werkzeugs ist der heiße Kunststoff, der in die Kavität eingespritzt wird. Auch Heißkanäle können eine Energiezufuhrquelle darstellen.

Während der Füllphase geht Wärme durch die folgenden drei Mechanismen verloren:

Kühlmittelfluss in den Kühlkreisläufen

Ca. 80 - 95 % der Wärme, die durch die Kunststoffschmelze in das Werkzeug gelangt, wird durch das Metall an die Oberfläche der Kühlkanäle übertragen und an das Wärmeübertragungsfluid abgegeben.

Wärmeübertragung an das Spritzgießwerkzeug

Der Großteil der Wärme wird durch den Kühlmittelfluss entzogen. Beim Einspritzen von heißem Kunststoff in das Werkzeug kann die Wärme, die aus dem Werkzeug in die Umgebung abgegeben wird, die Wärmezufuhr der Kunststoffschmelze übersteigen.

Konvektion und Wärmestrahlung in die Umgebung

Die Konvektion auf den Werkzeugoberflächen und die Wärmeleitung in die Spritzgießmaschine sind relativ unwichtige Faktoren, da sie meist nur 5 – 15 % des gesamten Wärmeflusses ausmachen. Die Übertragung durch Wärmestrahlung entspricht meist weniger als 5 % des gesamten Wärmeflusses und ist daher nur von Bedeutung, wenn das Werkzeug eine sehr hohe Temperatur, also mehr als 85° C, hat.

Zusätzlich zur Wärmezufuhr durch die Kunststoffschmelze, können auch Heißkanäle und Verteiler Wärme im Werkzeug entstehen lassen. In Fällen bei denen die Temperatur des Kühlmittels deutlich über der Umgebungstemperatur liegt, trägt auch das Kühlmittel zur Wärmebildung bei.

Luftzwischenräume

Luftschichten können sich negativ auf die Effizienz der Wärmeübertragung auswirken. Deshalb müssen Luftzwischenräume zwischen Werkzeugeinsatz und Werkzeugplatten sowie Lufteinschlüsse in den Kühlkanälen unbedingt beseitigt werden.

Temperaturunterschied

Der Temperaturunterschied auf gegenüberliegenden Seiten des Formteils sollte minimal sein und darf bei Formteilen, die eine niedrige Toleranz erfordern, 10° C nicht überschreiten.