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Störungsratgeber für Formteilfehler an thermoplastischen Spritzgussteilen Guide to surface defects on thermoplastic injection moulded parts www.kunststoff-institut.de

Guide to surface defects - KIMW...Guide to surface defects on thermoplastic injection moulded parts 1 2 Impressum Imprint 13. Auflage, Lüdenscheid April 2017 copyright K.I.M.W. NRW

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Störungsratgeber für Formteilfehler an thermoplastischen Spritzgussteilen

Guide to surface defects on thermoplastic injection moulded parts

www.kunststoff-institut.de

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ImprintImpressum

13. Auflage, LüdenscheidApril 2017copyright K.I.M.W. NRW GmbH

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdrucks und der Vervielfältigung des Bu-ches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Kunststoff-Instituts Lüdenscheid in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

Kunststoff-Institut LüdenscheidK.I.M.W. NRW GmbHKarolinenstr. 8D-58507 Lüdenscheid

Telefon: +49 (0) 23 51.10 64-191Telefax: +49 (0) 23 51.10 64-190E-Mail: [email protected]: www.kunststoff-institut.de

Wissenschaftliche Erarbeitung:Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbHmit Unterstützung zahlreicher Industriepartner

Realisierung: Horschler Kommunikation GmbH, Unna

Druck: OFFSET COMPANY Druckereigesellschaft mbH, Wuppertal

Verlag: Horschler Verlagsgesellschaft mbH,Friedrich-Ebert-Straße 19, 59425 Unna,Tel.: +49 (0) 23 03.2 54 22-0

13th Edition, LüdenscheidApril 2017Copyright K.I.M.W. NRW GmbH

This work is protected by copyright. All rights reserved, including the translation, reprint and duplication of the book or parts of it thereof. No part of this work may be electronically processed, copied or dis-tributed in any form (photocopy, microfilm or any other procedure), not even for the purpose of teaching, without written consent from Kunststoff-Institut Lüdenscheid.

Kunststoff-Institut LüdenscheidK.I.M.W. NRW GmbHKarolinenstr. 8D-58507 Lüdenscheid

Tel.: +49 (0) 23 51.10 64-191Fax: +49 (0) 23 51.10 64-190E-mail: [email protected]: www.kunststoff-institut.de

Scientific elaboration:Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbH with the support of numerous partners from the industry

Implementation: Horschler Kommunikation GmbH, Unna, Germany

Print: OFFSET COMPANY Druckereigesellschaft mbH, Wuppertal, Germany

Publisher: Horschler Verlagsgesellschaft mbHFriedrich-Ebert-Straße 19, 59425 Unna, GermanyTel: +49 (0) 23 03.2 54 22-0

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Das Kunststoff-Institut Lüdenscheid verknüpft das Know-how von morgen mit der Fertigung von heute. Hierzu können unsere Kunden auf verschiedenste Technologiebereiche zurückgreifen.

Kunststoff-Institut Lüdenscheid combines the know-how of tomorrow with the production of today. For this purpose, we provide our customers with various fields of engineering.

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6261 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

1.14 Glanz/Glanzunterschiede

1.14.1Glanzunterschied im Bereich eines Auswerfers

1.14.2Glanzunterschied durch unterschiedliche Wand-dicken

Physikalische UrsacheDer Glanz eines Gegenstandes ist die reflektierende Eigenschaft seiner Oberfläche gegenüber einfallendem Licht. Trifft ein Lichtstrahl auf die Oberfläche eines Körpers, so ändert sich seine Richtung. Der Lichtstrahl wird gebrochen. Je glatter die Oberfläche eines Formteils, desto geringer ist der Streuwinkel des reflektie-renden Lichtes. Je rauer die Oberfläche, desto größer ist der Streuwinkel. Der Glanzeindruck ist maximal, wenn die Oberfläche des Formteils so glatt wie möglich ist.Um dies zu erreichen, sollte eine polierte Werkzeugwand möglichst gut, eine strukturierte Werkzeugwand schlechter abgebildet werden. Glanzunterschiede haben ihre Ursache besonders im unterschiedlichen Ab-bildungsverhalten des Kunststoffes an der Werkzeugwand. Dies kann durch unterschiedliche Abkühlver-hältnisse oder Schwindungsunterschiede hervorgerufen werden. Die Verstreckung bereits stark abgekühl-ter Materialstellen (z. B. durch Verzug) kann eine weitere Ursache für Glanzunterschiede sein. Auch eine nicht optimale Werkzeugentlüftung kann insbesondere bei strukturierten Oberflächen zu partiel-len Glanzunterschieden führen. Sie äußern sich in Form einer „Wolkenbildung“.

Beachte:Werkzeugbeschichtungen können den Glanzgrad an Werkzeugoberflächen beeinflussen. Eine pauschale Aussage über die Wirkung entsprechender Beschichtungen kann aufgrund unterschiedlicher Einflussgrö-ßen nicht getroffen werden. Je nach Beschichtung und Beschichtungsverfahren können die Kontakttempe-ratur und / oder auch die Werkzeugoberfläche durch Erzeugung einer Mikrorauigkeit auf der ursprünglichen Topographie beeinflusst werden.Eine dynamische Werkzeugtemperierung (Heat and Cool) kann helfen –sofern die werkzeugseitigen Vor-aussetzungen gegeben sind- bei strukturierten Werkzeugoberflächen partielle Glanzunterschiede zu ka-schieren und so einen einheitlichen Glanzgrad zu erzeugen. In der Regel kann auch ein matterer Glanzgrad über der gesamten Formteiloberfläche erreicht werden.

1.14 Gloss/gloss differences

1.14.1Gloss difference in the area of an ejector

1.14.2Gloss differences due to different wall thicknesses

Physical causeThe gloss of a moulded part is the reflectivity of its surface when exposed to incident light. If a ray of light hits the surface of a body, its direction will change. The smoother the surface of a moulded part, the smaller the scattering angle of the reflecting light. The rougher the surface, the larger the scattering angle. The impression of gloss is at a maximum if the surface of the moulded part is as smooth as possible.To achieve this level of gloss, a polished mould wall should be used, since it will provide the best result. Textured mould walls lead to a lower level of gloss. Gloss differences are caused, in particular, by the var-ying degree to which the plastic reproduces the surface of the mould wall. This can be caused by varying cooling conditions or differences in shrinkage. Stretching of material areas that have already cooled down strongly (e.g. due to warpage) can also cause inconsistent gloss.Non-optimal mould venting can also lead to partial gloss differences, particularly in the case of structured surfaces. They appear in the form of “clouding”.

Note:Mould coating can affect the degree of gloss on mould surfaces. Due to various influencing factors, a general statement concerning the effects of these coatings cannot be made. Depending on the coating and coating method, the contact temperature and/or mould surface can be affected by a micro-roughness on the original topography.Dynamic mould temperature control (heating and cooling) can help to conceal the partial gloss differences in the case of structured mould surfaces and, thereby, to produce a uniform degree of gloss, provided that the mould-based requirements are fulfilled. In general, it is also possible to achieve a matt gloss over the entire part surface.

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6463 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

*1 Reduzierung nur in Verbindung mit amorphen Thermoplasten und hohen Einspritzgeschwindigkeiten sinnvoll

Abfrage

1. Werkzeugwandtemperatur erhöhen 2. Massetemperatur verändern (+) *1

3. Einspritzgeschwindigkeit erhöhen4. Politur an der Werkzeugwand verbessern5. Einfluss von Beschichtungen prüfen6. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik

Zu geringer Glanz an der polierten Formteiloberfläche?

Nei

n1.14 Glanz/Glanzunterschiede

Thermische Schmelzehomogenität verbessern:1. Restmassepolster verkleinern 2. Staudruck erhöhen und Schneckendrehzahl anpassen3. Düsentemperatur erhöhen4. Werkzeugoberfläche auf Belag prüfen5. Gleichmäßige Oberflächenpolitur aufbringen6. Plastifiziereinheit überprüfen7. Gleichmäßigkeit der Werkzeugwandtemperatur überprüfen8. Einfluss von Beschichtungen prüfen9. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik

Glanzunterschiede an polierten Oberflächen?

1. Werkzeugwandtemperatur erhöhen 2. Massetemperatur verändern (+) *1

3. Einspritzgeschwindigkeit erhöhen4. Nachdruckzeit optimieren5. Nachdruck erhöhen6. Oberflächenrauheit erhöhen7. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik

Zu hoher Glanz an strukturierten Oberflächen?

Druckspitzen im Werkzeug vermeiden1. Umschaltpunkt optimieren2. Nachdruck reduzieren3. Nachdruckzeit verringern4. Gleichmäßige Werkzeugtemperierung5. Auswerfergestalt/-system ändern (zu große Stauchung)6. Schieberabstützung ändern

Glanzunterschiede an Auswerfern oder Schiebern?

Nei

nN

ein

Nei

n

1. Durchbruchgeometrie anpassen (an Fließkantgeometrie)2. Anschnittverlegung

Siehe nächste Seite

Glanzunterschiede an Durchbrüchen?

Nei

n1.14 Gloss/gloss differences

*1 Reduction only recommended in conjunction with amorphous thermoplastics and high injection rates.

Investigation

1. Increase the mould wall temperature2. Change the melt temperature (+) *1

3. Increase the injection rate4. Increase the degree of polish of the mould wall5. Check the influence of coatings6. Use dynamic temperature control

Is there insufficient gloss on the polished surface of the moulded part?

No

Improve the thermal melt homogeneity:1. Reduce the residual melt cushion 2. Increase the dynamic pressure and adapt the screw speed3. Increase the nozzle temperature4. Check the mould surface for deposits5. Apply an even surface polish6. Check the plasticising unit7. Check the uniformity of the mould wall temperature8. Check the influence of coatings9. Use dynamic temperature control

Are there gloss differences on polished surfaces?

1. Increase the mould wall temperature2. Change the melt temperature (+) *1

3. Increase the injection rate4. Optimise the holding pressure time5. Increase the holding pressure6. Increase the surface roughness7. Use dynamic temperature control

Is there excessive gloss on structured surfaces?

Avoid pressure peaks inside the mould1. Optimise the changeover point2. Reduce the holding pressure3. Reduce the holding pressure time4. Ensure a uniform mould temperature5. Change the ejector design or system (excessive buckle)6. Modify the slide support

Are there gloss differences at ejectors or slides?

No

No

No

1. Adapt the geometry of perforation2. Move the gate

See the next page

Are there gloss differences at perforations?N

o

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6665 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

Abfrage

1.14 Glanz/Glanzunterschiede

1. Werkzeugwandtemperatur erhöhen *2

2. Einspritzgeschwindigkeit verändern3. Nachdruckzeit optimieren 4. Nachdruckzeit erhöhen5. Entlüftung verbessern6. Anschnittverlegung7. Oberflächenrauheit erhöhen8. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik

Glanzunterschiede im Bindenahtbereich?

Formteilecken gleichmäßig temperieren1. Werkzeugwandtemperatur kernseitig verringern2. Eckengeometrie ändern (z. B. abrunden)3. Thermische Werkzeugauslegung vornehmen

Glanzunterschiede an Formteilecken?

1. Nachdruckzeit optimieren 2. Nachdruck erhöhen3. Formteilgeometrie ändern *3

4. Thermische Werkzeugauslegung vornehmen

Glanzunterschiede gegenüberliegend von Rippen?

1. Nachdruckzeit optimieren 2. Nachdruck erhöhen3. Einspritzprofil der Geometrie anpassen4. Kontinuierliche Wanddickenänderung anstreben

Glanzunterschiede gegenüberliegend von Wanddickensprüngen?

Nei

nN

ein

Nei

nN

ein

1. Entlüftung überprüfen und optimieren2. Schließkraft der Maschine reduzieren *4

3. Einspritzgeschwindigkeit reduzieren4. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik

1. Restmassepolster verkleinern2. Werkzeugoberfläche auf Belag oder Verschleiß überprüfen3. Materialfarbe ändern4. Glasfaseranteil verringern5. Füllstoffanteil verringern

Glanzunterschied durch Wolkenbildung an strukturierten Oberflächen

Nei

n

*2 Eine Erhöhung der Werkzeugwandtemperatur verlängert die Kühlzeit um 20 % pro 10° C | *3 Zulässige Wand-dicken-Rippenverhältnisse beachten | *4 Schließkraft nur soweit reduzieren, dass mit entsprechender Sicherheit Überspritzungen vermieden werden

1.14 Gloss/gloss differences

Investigation

1. Increase the mould wall temperature *2

2. Change the injection rate3. Optimise the holding pressure time4. Increase the holding pressure time5. Improve the venting system6. Move the gate7. Increase the surface roughness8. Use dynamic temperature control

Are there gloss differences at the weld line?

Ensure an even temperature at the corners of the moulded part1. Reduce the mould wall temperature in the area of the core2. Change the geometry of corners (e.g. round off corners)3. Change the thermal mould design

Are there gloss differences at corners of the moulded part?

1. Optimise the holding pressure time2. Increase the holding pressure3. Change the geometry of the moulded part *3

4. Change the thermal mould design

Is there a gloss differences on opposite ribs?

1. Optimise the holding pressure time2. Increase the holding pressure3. Adapt the injection profile to the geometry4. Try to realise a continuous (non-abrupt) change in wall thickness

Are there gloss differences opposite wall thickness variations?

No

No

No

No

1. Check and optimise the venting system2. Reduce the clamping force of the machine *4

3. Reduce the injection rate4. Use dynamic temperature control

1. Reduce the residual melt cushion2. Check the mould surface for deposits and wear3. Change the colour of the material4. Reduce the glass fibre content5. Reduce the filler content

Gloss difference due to the clouding of structured surfaces?

No

*2 Raising of the mould wall temperature increases the cooling time by 20% per 10°C. | *3 Take the wall thickness/rib ratio into consideration | *4 Reduce the clamping force only to such an extent that – with a safety – there is no risk of overpacking.

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1.20 Schlieren

Hilfestellungen zur Klassifizierung von Schlieren: Das Erscheinungsbild von Schlieren – insbesondere von Verbrennungs-, Feuchtigkeits- und Luftschlieren – ist häufig sehr ähnlich. In der Fertigung stellt dies ein besonderes Problem dar, weil eine Klassifizierung mit dem Auge schwierig oder sogar unmöglich ist. Der Verarbeiter muss daher möglichst viele Informatio-nen über den Kunststoff, die Verarbeitung und die Umgebungseinflüsse heranziehen, um eine Aussage über die Art der Schliere treffen zu können. Aus diesem Grund werden in diesem Kapitel Informationen gegeben, die bei der Identifikation der Schlierenart helfen können. Nicht jeder beschriebene Sachverhalt muss bei der jeweiligen Schlierenart zwangsläufig auftreten.

Hinweise auf Schlieren

Verbrennungsschlieren► Die Schliere tritt periodisch auf.► Die Schliere bildet sich hinter engen Querschnitten (Scherstellen, z. B. Anguss-/Anschnittsystem) oder

hinter scharfkantigen Stellen im Werkzeug.► Die Massetemperatur der ausgespritzten Masse liegt am oberen Grenzwert.► Das Fehlerbild verbessert sich bei langsamerer Einspritzgeschwindigkeit. ► Das Fehlerbild verbessert sich bei geringerer Massetemperatur.► Die Schmelze verweilt lange im Plastifiziersystem bzw. im Schneckenvorraum, z. B. durch Zyklusunter-

brechungen oder geringes Schussvolumen.► Der Regranulatanteil ist hoch bzw. ein Teil des Materials wurde bereits mehrfach verarbeitet.► Das Werkzeug ist mit einem Heißkanal ausgerüstet.► Die Spritzgießmaschine ist mit einer Verschlussdüse ausgerüstet.► Das Granulat verweilt zu lange im Trockner.

► Der Kunststoff neigt zur Wasseraufnahme (z. B. PA, ABS, CA, PBT(P), PC, PMMA, SAN).► Beim langsamen Abspritzen „ins Freie“ tritt die Schmelze blasig und/oder dampfend aus der Düse.► Der erstarrte Fließfrontenverlauf einer Teilfüllung zeigt eine kraterähnliche Struktur.► Der Feuchtigkeitsgehalt des Kunststoffes ist vor der Verarbeitung sehr hoch.► Die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft ist sehr hoch.► Die Werkzeugwand ist sehr kalt.► Die beiden letztgenannten Punkte führen insbesondere in Kombination zu Feuchtigkeitsschlieren.► Die Temperatur am Materialeinzug (Flanschtemperatur) ist sehr gering. ► Die Werkzeugkühlung ist undicht.

Luftschlieren► Der Fehler verringert sich mit geringerer Kompressionsentlastung.► Der Fehler verringert sich mit langsamerer Einspritzgeschwindigkeit.► In der ausgespritzten Masse sind Blasen erkennbar.► Der erstarrte Fließfrontverlauf einer Teilfüllung zeigt eine kraterähnliche Struktur.

1.20 Streaks

Classification of streaks:Streaks, especially charred streaks, moisture streaks and air streaks tend to look very similar. This is a problem for production, in particular, since visual identification is difficult, if not impossible. The processor, therefore, needs as much information as possible on the plastic, its processing and also on environmental influences in order to identify the streak. This chapter will, therefore, provide some information on the different types of streak to facilitate their classification. Not all of the characteristics mentioned will nec-essarily have to appear.

Characteristics of streaks

Charred streaks► The streak appears periodically.► The streak appears behind narrow cross-sections (shear points, e.g. gating system) or behind sharp

edges in the mould. ► The melt temperature of the injected melt is near the upper processing limit.► Lowering the injection speed reduces the defect.► Lowering the melt temperature reduces the defect.► The melt resides in the plasticising unit or in the space in front of the screw for a long period of time,

e.g. due to cycle breaks or low shot volumes.► The reclaim content is high, or a part of the material has already been melted several times before.► The mould is equipped with a hot-runner.► The mould is equipped with a shut-off nozzle.► The moulding compound resides in the dryer for too long.

Moisture streaks► The material tends to absorb moisture (e.g. PA, ABS, CA, PBT(P), PC, PMMA, SAN).► During slow injection “into the air” (air shot), the melt is steaming and/or showing blisters as it comes

out of the nozzle.► The solidified flow front of a partial filling shows crater-like structures.► The moisture content of the material prior to processing is very high.► The moisture content in the environment is very high.► The mould wall is very cold.► Especially when combined, the last two issues lead to moisture streaks.► The temperature at the material feed (flange temperature) is very low.► The mould cooling system is leaking.

Air streaks► The defect decreases at lower decompression.► The defect decreases at lower injection rates.► Blisters appear in the injected material.► The solidified flow front of a partial filling shows crater-like structures.

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1.20.1 Farbschlieren

1.20.1.1Ausrichtung von Metalleffektpigmenten durch den Strömungsvorgang

1.20.1.2Farbstreifen durch unverträgliches Masterbatch

Physikalische UrsacheBeim Einfärben von Kunststoffen kann es z. B. durch Zusammenballung der Pigmentteilchen zu Konzentra-tionsunterschieden kommen. Bei der Selbsteinfärbung mit Farbstoffen kann der Fehler durch unvollständi-ge Lösung der Farbstoffpartikel in der Kunststoffschmelze hervorgerufen werden. Pigmente und Farbstoffe sind beim Überschreiten der Verarbeitungstemperatur oder der Verweilzeit thermischempfindlich. Wird eine thermische Schädigung als Ursache festgestellt, sollten die Farbschlieren wie Ver-brennungsschlieren betrachtet werden.

*1 Verarbeitungshinweise der Rohstoffhersteller beachten | *2 MVR-Wert des Trägermaterials muss mit dem des Kunststoffs identisch sein | *3 Bei der Auswahl der Plastifiziereinheit auf gute Schmelzehomogenität achten.

Abfrage

Mechanische Schmelzehomogenität verbessern: 1. Staudruck erhöhen und Drehzahl anpassen *1

2. Einspritzgeschwindigkeit erhöhen 3. Kleineren Anguss und Anschnitt verwenden

Lässt der Verarbeitungsbereich des Materials höhere Scherung (Gefahr thermischer Schädigung) zu?

Nei

n

Pigmenteinfärbung: 1. Kleineres Pigment verwenden 2. Pigmentpasten oder Masterbatches verwenden *2

Farbstoffeinfärbung: 1. Kleinere Farbkörner verwenden 2. Löslichkeit des verwendeten Farbstoffes prüfen

Modifikationen bei der Einfärbung möglich?

1. Kleineres Granulat verwenden

Änderung der Maschine bzw. der Plastifiziereinheit: *3

1. Vergrößerung des L/D-Verhältnisses 2. Scher- und Mischteile einsetzen 3. Rückstromsperren mit Intensivmischern einsetzen

Anderes Kunststoffgranulat einsetzbar?

Nei

nN

ein

1.20.1 Coloured streaks

1.20.1.1Orientation of metal-effect pigments caused by the flow

1.20.1.2Colour streaks due to an incompatible master batch

Physical causeDuring pigmentation, pigment agglomerations, for example, can lead to differences in the concentration. With in-plant colouring using dyes, the defect can occur due to an incomplete dissolution of the dye par-ticles in the melt. Pigments and dyes are sensitive to excessive processing temperatures and residence times. If thermal damage is the reason for colour streaks, they should be handled as burnt streaks.

*1 Follow the processing instructions of the raw material suppliers. | *2 The MFI value of the substrate must be identi-cal to that of the plastic. | *3 Ensure sufficient melt homogeneity when selecting the plasticising unit.

Investigation

Improve the mechanical melt homogeneity:1. Increase the dynamic pressure and speed *1

2. Increase the injection rate 3. Use a smaller gate and sprue

Does the processing range of the material allow higher shearing (danger of thermal damage)?

No

Pigmentation: 1. Use smaller pigments2. Use pigment pastes or master batches *2

Colouring with dye: 1. Use smaller particles2. Check the solubility of the dye

Are modification of the colouring process possible?

1. Use smaller granules

Change the machine or the plasticising unit: *3

1. Increase the L/D-ratio 2. Use shearing and mixing sections3. Use non-return valves with intensive mixers

Can other granules be used?N

oN

o

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8887 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

1.20.2 Feuchtigkeitsschlieren

1.20.2.1links: Schlieren durch feuchtes Granulat rechts: durch Feuchtigkeit auf dem Werkzeug

1.20.2.2Farbstreifen durch unverträgliches Masterbatch Schlieren durch hohe Restfeuchte im Granulat

Physikalische UrsacheBei der Lagerung bzw. Verarbeitung bindet sich Feuchtigkeit im oder am Granulat und bildet in der Schmel-ze Wasserdampf. Durch das Geschwindigkeitsprofil an der Fließfront werden die Gasblasen an die Ober-fläche der Schmelze transportiert. Durch ihr Bestreben, einen Druckausgleich vorzunehmen, platzen die Blasen auf, werden durch die fortschreitende Fließfront verformt und an der Werkzeugwand eingefroren. Verschiedene Ursachen können zu führen:

► Undichtes Werkzeugtemperiersystem ► Kondenswasser an den Werkzeugwänden

► Unzureichende Materialvortrocknung ► Falsche Materiallagerung ► Temperatur am Flansch zu niedrig

Feuchtigkeit auf der Werkzeugoberfläche

Feuchtigkeit im/auf dem Granulat

*1 Einsatz sinnvoll wenn: ► Kürzere Kühl- und Zykluszeiten durch niedrigere Temperiermitteltemperatur erreichbar sind ► Optimale Temperiermitteltemperatur aufgrund von Schwitzwasser nicht gehalten werden kann | *2 Trock-nungshinweise der Rohstoffhersteller beachten | *3 Möglichst in einem geschlossenen System direkt aus dem Trockner zuführen | *4 Hinweise der Rohstoffhersteller beachten

Abfrage

1. Werkzeugkühlung auf Dichtheit prüfen 2. Werkzeugwandtemperatur erhöhen 3. Trockenluftschleiergerät einsetzen *1

Feuchtigkeit auf der Werkzeugoberfläche?

Nei

n

1. Material ausreichend vortrocknen *2

2. Verpackung des Materials überprüfen 3. Lagerung des Materials überprüfen 4. Verweilzeit im Materialeinfülltrichter verkürzen *3

5. Temperatur am Materialeinzug (Flansch) erhöhen *4

Feuchtigkeitsgehalt reduzieren:

1.20.2.3Strömung der Wasserdampf-blasen im Bereich der Fließfront

Erstarrte Randschicht

p Atmosphäre

p Dampfdruck

1.20.2 Moisture streaks

1.20.2.1Left: Streaks due to moist granulesRight: Streaks due to moisture on the mould surface

1.20.2.2Streaks due to high residual moisture in the granules

Physical causeDuring storage or processing, the granules absorb moisture and form water vapour in the melt. Due to the velocity profile on the melt front, the gas bubbles are transported to the melt front surface. Since they strive for pressure compensation, the bubbles burst, stretch out on the melt front due to the biaxial flow, and freeze on the mould wall.Possible causes for moisture streaks:

► Leaky mould temperature control system► Condensation water on the mould walls

► Insufficient pre-drying of the material► Inappropriate storage of the material► Temperature at the flange too low

Moisture on the mould surface

Moisture in/on the granules

Investigation

1. Check the mould cooling system for leaks 2. Increase the mould wall temperature 3. Use a dry-air-curtain system *1

Is there moisture on the mould surface?

No

1. Sufficiently pre-dry material *2

2. Check the material packaging 3. Check the storage of material 4. Reduce the residence time in the material hopper *3

5. Increase the temperature at the material feed (flange) *4

Reduce moisture content:

*1 Recommended in the following cases: ► Shorter cooling and cycle times can be achieved by a lower temperature of the temperature control medium ► The optimum temperature of the temperature control medium cannot be main-tained due to condensed moisture | *2 Follow the drying instructions provided by the raw material supplier. | *3 If pos-sible, feed directly from the dryer in a closed system. | *4 Follow the instructions provided by the raw material supplier.

1.20.2.3Movement of the gas bubbles at the melt front

Solidified peripheral layer

p atmosphere

p vapour pressure

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9089 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

1.20.3.1Glasfaserschliere durch starke angussnahe Orientierung

1.20.3.2Glasfaserschlieren im Bindenahtbereich

Physikalische UrsacheDurch ihre geometrische Form orientieren sich Glasfasern während des Einspritzens in Fließrichtung. Wenn die Kunststoffschmelze beim Anlegen an die Werkzeugwand schlagartig einfriert, kann es vorkommen, dass die Glasfasern nicht ausreichend mit Schmelze umhüllt sind. Weiterhin kann durch die großen Schwindungsunterschiede (Glasfaser : Kunststoff = 1 : 200) eine raue Oberfläche entstehen. Die Glasfasern behindern die Schwindung des abkühlenden Kunststoffes, besonders in Längsrichtung der Faser, wodurch eine unebene Oberfläche entsteht.

1.20.3 Glasfaserschlieren

*1 Bedeutende Verbesserung des Fehlerbildes möglich; deutliche Verschlechterung der Zykluszeit | *2 Siehe Kapitel „Bindenaht - Dynamische Temperierung“

Abfrage

1. Einspritzgeschwindigkeit erhöhen 2. Werkzeugwandtemperatur erhöhen *1

3. Massetemperatur erhöhen 4. Nachdruckzeit optimieren 5. Nachdruck erhöhen

Verfahrenstechnische Optimierung möglich?

Nei

n

1. Kürzere Glasfasern verwenden 2. Glaskugeln einsetzen 3. Vergleichbares Material aus gleicher Gruppe verwenden

Modifikation des Materials möglich?

1. Anschnitt verlegen (Bindenaht in nicht sichtbaren Bereich verlegen) 2. Glaskugeln einsetzen

1. Einsatz des 2-Komponenten-Verfahrens prüfen (Sandwich-Spritzgießen)2. Verwendung von dynamischer Temperiertechnik *2

Nei

nN

ein

1.20.3.3Entstehung der rauen Oberfläche durch Schwindungsunterschiede im Bindenahtbereich

Kunststoff vor dem Schwinden

Glasfaser

Kunststoff nach dem Schwinden

Schlieren im Bereich der Bindenaht?

1.20.3.1Glass fibre streak due to heavy orientation near the gate

1.20.3.2Glass fibre streaks near a weld line

1.20.3 Glass fibre streaks

Physical causeDue to their geometry, glass fibres align in the direction of flow during injection. If the melt suddenly freezes upon touching the mould wall, the glass fibres may not yet be sufficiently surrounded with melt.In addition, the surface can turn rough because of the excessive differences in shrinkage (glass fibre : plastic = 1 : 200). The glass fibres impede the shrinkage of the cooling plastic, especially in the longitudinal direction of the fibre, thus producing an uneven surface.

Investigation

1. Increase the injection rate 2. Increase the mould wall temperature *1

3. Increase the melt temperature4. Optimise the holding pressure time5. Increase the holding pressure

Can the process be optimised?

No

1. Use shorter glass fibres2. Use glass beads3. Use a comparable material of the same group

Can the material be modified?

1. Move the gate (move weld line to invisible area)2. Use glass beads

1. Check the applicability of a two-component process (sandwich moulding process)2. Use dynamic temperature control *2

Are there streaks near the weld line?

No

No

*1 Considerable improvement of the defect is possible; considerable negative effect on the cycle time. | *2 See the chapter “Weld line - dynamic temperature control”.

1.20.3.3Formation of a rough surface due to shrinkage differences around the weld line

Plastic before shrinkage

Glass fibre

Plastic after shrinkage

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9291 www.kunststoff-institut.dewww.kunststoff-institut.de

1.20.4 Lufthaken/Luftschlieren

1.20.4.1Schliere (angussnah) durch eingezogene Luft bei der Kompressionsentlastung

1.20.4.2Lufthaken hinter einem Wanddickensprung

Physikalische UrsacheLuft, die während des Werkzeugfüllvorganges nicht rechtzeitig entweichen kann, wird mitgerissen und an der Werkzeugoberfläche in Fließrichtung verstreckt. Besonders im Bereich von Schriftzügen, Rippen, Domen und Vertiefungen kann es vorkommen, dass die verdrängte Luft von der Schmelze überrollt und eingeschlossen wird. Es entstehen Luftschlieren, sogenannte Luftnasen bzw. Lufthaken. Wird durch die Kompressionsentlastung (Schneckenrückzug) Luft in den Schneckenvorraum eingezogen, äußert sich dies in der Regel in angussnahen Luftschlieren. Hierbei wird die Luft beim Einspritzvorgang in die Kavität transportiert, durch den Strömungsvorgang an die Werkzeugwand gefördert und dort eingefro-ren. Des Weiteren wird Luft während des Plastifiziervorganges mit dem Material eingezogen.Wenn diese Luft durch einen zu geringen Staudruck oder durch eine zu hohe Plastifizierleistung nicht wieder in Richtung des Materialtrichters entweichen kann, kommt es zu Luftschlieren, die häufig auf dem gesamten Formteil zu erkennen sind.

1.20.4.3Bildung eines Lufthakens hinter einer Gravur

Fließfront

Überströmte Luft Anbindung

1.20.4 Air streaks

1.20.4.1Streak (near the gate) due to air drawn in during decompression

1.20.4.2Air streak behind an abrupt change in the wall thickness

Physical causeAir which cannot escape in time during the mould filling process is drawn to the surface and stretched in the direction of the flow. Especially near lettering, ribs, domes and depressions, the air can be covered and thus entrapped by the melt. The result is the formation of air streaks. If air is sucked into the area in front of the screw due to decompression (screw retraction), air streaks will usually appear near the gate. Here, the air is transported into the cavity during the injection, and is then pushed towards the mould wall where it freezes.Air is also drawn in together with the material during the plasticising process. If this air cannot escape in the direction of the hopper, due to an insufficient dynamic pressure or an excessive plasticising capacity, air streaks appear, which are often visible on the entire moulded part.

1.20.4.3Formation of an air streak behind an engraving

Flow front

Entrapped air Gate

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Abfrage

1. Einspritzgeschwindigkeit anpassen (–)2. Scharfkantige Übergänge abrunden3. Gravurtiefe verringern

Lufthaken?

Nei

n1.20.4 Lufthaken/Luftschlieren

*1 Verarbeitungshinweise der Rohstoff- und Maschinenhersteller beachten | *2 Verringerung der Plastifizierleistung über den Schneckendurchmesser, das L/D-Verhältnis, Scher- und Mischteile, Einsatz von materialoptimierten Schneckengeometrien (z. B. Barriere-Schnecken)

1. Schneckenrückzugsgeschwindigkeit bei der Kompressionsentlastung verringern2. Verringerung der Kompressionsentlastung3. Verschlussdüse verwenden

Luftschlieren angussnah?

1. Staudruck erhöhen *1

2. Granulatzufuhr und -einzug überprüfen3. Plastifizierleistung verringern *2

1. Einspritzgeschwindigkeit anpassen (–)2. Entlüftung vorsehen3. Scharfkantige Übergänge abrunden4. Anschnittpunkt verlegen5. Düsenabdichtung überprüfen

Luftblasen in der ausgespritzten Masse erkennbar?

Nei

nN

ein

Investigation

1.20.4 Coloured streaks

*1 Follow the processing instructions of the raw material suppliers and machine manufacturers. | *2 Decrease of the plasticising capacity by means of the screw diameter, the L/D ratio, shear and mixing sections, the use of materi-al-optimised screw geometries (e.g. barrier screws).

1. Adapt the injection rate (–)2. Round sharp edges of transitions3. Reduce the depth of engraving

Are there air hooks?

No

1. Reduce the screw return speed during decompression2. Reduce the decompression3. Use a shut-off nozzle

Are there air streaks near the gate?

1. Increase the dynamic pressure *1

2. Check the supply and infeed of the granules3. Decrease the plasticising capacity *2

1. Adapt the injection rate (–)2. Provide for venting3. Round sharp edges of transitions4. Move the gate5. Check the nozzle sealing

Are blisters visible in the injected melt?

No

No

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1.20.5 Verbrennungsschlieren (braun oder silber)

1.20.5.1Verbrennungsschlieren durch zu lange Verweilzeit im Plastifizierzylinder

1.20.5.2Verbrennungsschlieren durch zu lange Verweilzeit im Heißkanal

Physikalische UrsacheVerbrennungsschlieren entstehen durch eine thermische Schädigung der Kunststoffschmelze. Die Schädi-gung äußert sich in einem Abbau der Molekülkettenlänge (silbrige Verfärbung) oder in einer Veränderung der Makromoleküle (bräunliche Verfärbung).

Die thermische Schädigung kann verschiedene Ursachen haben: ► Temperatur oder Verweilzeit beim Vortrocknen zu hoch ► Massetemperatur zu hoch ► Scherung in der Plastifiziereinheit zu hoch (z. B. durch zu hohe Schneckendrehzahl) ► Verweilzeit in der Plastifiziereinheit zu hoch ► Scherung im Werkzeug zu hoch (z. B. durch zu hohe Einspritzgeschwindigkeit)► Thermische Schädigung des Farbmittels

Beachte:Zur Überprüfung der Massetemperatur unbedingt Schmelze „ins Freie“ spritzen und eine Messung mit einem Einstich-thermometer vornehmen. Durch den thermischen Abbau des Kunststoffes werden z. B. seine mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst. Dies gilt auch, wenn keine Schädigung an der Oberfläche zu erkennen ist.

1.20.5 Charred streaks (brown or silver)

Physical causeBurnt streaks are caused by thermal damage to the melt. The result can be a decrease in the length of the molecular chain (silvery discoloration) or a change in the macro-molecules (brownish discoloration).

Possible causes of thermal damage:► Temperature too high or residence time too long during pre-drying► Melt temperature too high► Shearing in the plasticising unit too high (e.g. screw speed too high)► Residence time in the plasticising unit too long► Shearing in the mould too high (e.g. injection rate too high)► Thermal damage to the colourants

Note:To check the melt temperature, be sure to shoot “into the air” (air shot) and take the temperature using a needle thermometer. Thermal degradation of the plastic has a negative impact on its mechanical proper-ties, even if no damage is visible on the surface.

1.20.5.1Charred streaks due to an excessive dwell time in the plasticising barrel

1.20.5.2Charred streaks due to an excessive dwell time in the hot runner

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1.20.5 Verbrennungsschlieren (braun oder silber)

Abfrage

1. Zylindertemperatur verringern2. Schneckendrehzahl verringern3. Staudruck verringern

Massetemperatur oberhalb des Verarbeitungsbereiches?

Nei

n

*1 Rheologische Werkzeugauslegung vornehmen | *2 Thermische Schädigung durch zu langen oder zu heißen Trock-nungsprozess möglich

1. Zykluszeit reduzieren 2. Dosierzeitverzögerung verlängern 3. Kleinere Plastifiziereinheit einsetzen 4. Regranulatanteil verringern

Verweilzeit der Schmelze im kritischen Bereich?

Nei

n

1. Tote Ecken und strömungsungünstige Bereiche im Angusssystem und in der Plastifiziereinheit vermeiden 2. Plastifiziereinheit auf Verschleiß überprüfen 3. Granulatzustand und Zuführung überprüfen

Verbrennungsschlieren periodisch auftretend oder nach dem Abspritzen „ins Freie“ sichtbar?

1. Einspritzgeschwindigkeit senken (Einspritzprofil langsam/schnell)2. Heißkanalsystem überprüfen3. Scharfkantige Übergänge im Angusssystem vermeiden

1. Einspritzgeschwindigkeit senken 2. Scharfkantige Übergänge vermeiden 3. Geringe Fließquerschnitte vermeiden 4. Überprüfung des Anguss- und Anschnittsystems *1

5. Düsenquerschnitt und Temperatur überprüfen 6. Funktion der Verschlussdüse überprüfen 7. Materialvortrocknung überprüfen *2 8. Regranulatanteil verringern 9. Formmasse bzw. Farbmittel mit höherer thermischer Stabilität verwenden

Verbrennungsschlieren angussnah?

Nei

nN

ein

1.20.5 Charred streaks (brown or silver)

Investigation

*1 Perform a rheological mould design. | *2 Thermal damage may occur due to an excessively long or hot drying process.

1. Reduce the barrel temperature2. Reduce the screw speed3. Reduce the dynamic pressure

Is the melt temperature above the processing range?

No

1. Reduce the cycle time 2. Increase the plasticising time delay 3. Use smaller plasticising units 4. Reduce the reclaim part

Is the melt residence time within the critical range?

No

1. Avoid dead spots and flow-impeding areas in the gating system and in the plasticising unit 2. Check the plasticising unit for wear 3. Check the condition and feed of granules

Are charred streaks appearing periodically or are they visible after injecting “into the air” (air shots)?

1. Reduce the injection rate (injection profile slow - fast)2. Check the hot runner system3. Avoid sharp edges in the gating system

1. Reduce the injection rate 2. Avoid sharp edges3. Avoid small flow cross-sections4. Check the sprue and gate system *1

5. Check the nozzle cross-section and temperature 6. Check the functioning of shut-off nozzle7. Check the pre-drying of the material *2

8. Reduce reclaim part 9. Use a moulding compound or colouring agents with higher thermal stability

Do charred streaks appear near the gate?

No

No

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Kapitel 2:Allgemeine Verarbeitungshinweise

Chapter 2:General processing instructions

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2.4 Richtwerte für Einspritz- und Kühlzeiten

Einspritzzeit [s]

Formteilvolumen [cm3] niederviskos mittelviskos hochviskos

1-8 0,20 - 0,40 0,25 - 0,50 0,3 - 0,6

8-15 0,40 - 0,50 0,50 - 0,60 0,6 - 0,75

15-30 0,50 - 0,60 0,6 - 0,75 0,75 - 0,90

30-50 0,60 - 0,80 0,75 - 1,00 0,90 - 1,20

50-80 0,80 - 1,20 1,00 - 1,50 1,20 - 1,80

80-120 1,20 - 1,80 1,50 - 2,20 1,80 - 2,70

120-180 1,80 - 2,60 2,20 - 3,20 2,70 - 4,00

180-250 2,60 - 3,50 3,20 - 4,40 4,00 - 5,20

Richtwerte für die Einspritzzeit in Abhängigkeit des Formteilvolumens

Viskosität Kunststoffart

niedrig PE-LD, PA4.6, PA6, PA 6.10 PA11, POM PET, PBT, PPS, TPE

mittel PS, SB, SAN, ABS, PPO, PVC-weich, CA, CAB, CP, PE-HD, PP, PA12, PA amorph

hoch PVC-hart, PMMA, PC, PSO, PES, PEI, PAI, PVDF, FEP, ETFE

Einteilung der Kunststoffe nach ihrer Viskosität

Werkzeugwandtemperatur

Wandstärke [mm] <60°C >60°C

0,5 1 1,3

1 3 3,9

1,5 6 7,8

2 10 13

2,5 15 19,5

3 21 27,3

3,5 28 36,4

4 36 46,8

4,5 45 58,5

5 55 71,5

Richtwerte für die Kühlzeit

2.4 Guide values

Injection time [s]

Moulded part volume [cm3] low viscosity medium viscosity high viscosity

1-8 0.20 - 0.40 0.25 - 0.50 0.3 - 0.6

8-15 0.40 - 0.50 0.50 - 0.60 0.6 - 0.75

15-30 0.50 - 0.60 0.6 - 0.75 0.75 - 0.90

30-50 0.60 - 0.80 0.75 - 1.00 0.90 - 1.20

50-80 0.80 - 1.20 1.00 - 1,50 1.20 - 1.80

80-120 1.20 - 1.80 1.50 - 2.20 1.80 - 2.70

120-180 1.80 - 2.60 2.20 - 3.20 2.70 - 4.00

180-250 2.60 - 3.50 3.20 - 4.40 4.00 - 5.20

Guide values for the injection time depending on the volume of the moulded part

Viscosity Types of plastic

low PE-LD, PA4.6, PA6, PA 6.10 PA11, POM PET, PBT, PPS, TPE

medium PS, SB, SAN, ABS, PPO, PVC-weich, CA, CAB, CP, PE-HD, PP, PA12, PA amorphous

high PVC-hard, PMMA, PC, PSO, PES, PEI, PAI, PVDF, FEP, ETFE

Classification of thermoplastics depending on their viscosity

Mould wall temperature

Wall thickness [mm] <60°C >60°C

0.5 1 1.3

1 3 3.9

1.5 6 7.8

2 10 13

2.5 15 19.5

3 21 27.3

3.5 28 36.4

4 36 46.8

4.5 45 58.5

5 55 71.5

Guide values for the cooling time

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2.5 Verarbeitungshinweise

Amorphe ThermoplasteM

ater

ial

Mas

sete

mpe

ratu

r [°C

]

Wer

kzeu

g te

mpe

ratu

r [°

C]

Flan

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ratu

r [°C

]

Stau

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ez. [

bar]

Umfa

ngsg

esch

win

digk

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[m/m

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Umfa

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[m/s

]

Troc

knun

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ratu

r [°

C] *

Troc

knun

gsze

it [h

] *

ABS 220 – 260 40 – 80 30 – 50 70 – 150 18 0,3 80 2 – 3

CA 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 18 0,3 60 – 65 2 – 3

CAB 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0,6 60 2 – 3

CP 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0,6 60 2 – 3

PA amorph 260 – 300 70 – 100 60 – 80 50 – 100 36 0,6 100 – 120 6 – 12

PC 280 – 320 80 – 120 70 – 90 50 – 150 18 0,3 120 2 – 3

PC/ABS 250 – 290 60 – 90 60 – 80 50 – 150 12 0,2 90 – 110 2 – 4

PEI 340 – 425 140 – 180 100 – 120 40 – 80 30 0,5 150 4 – 6

PES 330 – 370 100 – 150 100 – 120 30 – 80 36 0,6 190 3

PMMA 220 – 260 50 – 80 50 – 60 30 – 90 18 0,3 80 3

PPO 270 – 310 70 – 120 40 60 – 80 18 0,3 110 2

PS 190 – 280 20 – 80 20 – 30 150 – 300 60 1 80 1 – 2

PSU 310 – 390 95 – 115 100 – 120 80 – 120 36 0,6 120 – 135 2 – 3

PVC – hart 170 – 210 20 – 60 30 – 50 70 – 200 12 0,2 70 1

PVC – weich 140 – 200 20 – 60 40 70 – 200 18 0,3 70 1

SAN 220 – 260 20 – 80 40 30 – 90 18 0,3 80 2 – 3

SB 180 – 280 20 – 80 20 – 30 50 – 100 30 0,6 80 1 – 2

2.4.1Verarbeitungshinweise für amorphe Thermoplaste

* Bei den Daten handelt es sich um Richtwerte für Trockenlufttrocknung

2.5 Processing instructions

Amorphous thermoplastics

Mat

eria

l

Mel

t tem

pera

ture

[°C]

Mou

ld te

mpe

ratu

re [°

C]

Flan

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mpe

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re [°

C]

Spec

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Perip

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Perip

hera

l spe

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Dryi

ng te

mpe

ratu

re

[°C]

*

Dryi

ng ti

me

[h] *

ABS 220 – 260 40 – 80 30 – 50 70 – 150 18 0.3 80 2 – 3

CA 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 18 0.3 60 – 65 2 – 3

CAB 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0.6 60 2 – 3

CP 180 – 220 50 – 80 40 80 – 100 36 0.6 60 2 – 3

PA amorph 260 – 300 70 – 100 60 – 80 50 – 100 36 0.6 100 – 120 6 – 12

PC 280 – 320 80 – 120 70 – 90 50 – 150 18 0.3 120 2 – 3

PC/ABS 250 – 290 60 – 90 60 – 80 50 – 150 12 0.2 90 – 110 2 – 4

PEI 340 – 425 140 – 180 100 – 120 40 – 80 30 0.5 150 4 – 6

PES 330 – 370 100 – 150 100 – 120 30 – 80 36 0.6 190 3

PMMA 220 – 260 50 – 80 50 – 60 30 – 90 18 0.3 80 3

PPO 270 – 310 70 – 120 40 60 – 80 18 0.3 110 2

PS 190 – 280 20 – 80 20 – 30 150 – 300 60 1 80 1 – 2

PSU 310 – 390 95 – 115 100 – 120 80 – 120 36 0.6 120 – 135 2 – 3

PVC – hard 170 – 210 20 – 60 30 – 50 70 – 200 12 0.2 70 1

PVC – soft 140 – 200 20 – 60 40 70 – 200 18 0.3 70 1

SAN 220 – 260 20 – 80 40 30 – 90 18 0.3 80 2 – 3

SB 180 – 280 20 – 80 20 – 30 50 – 100 30 0.6 80 1 – 2

2.4.1Processing instructions for amorphous thermoplastics

* The data are guide values for drying with dry air

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