Der Heißkanal oder auch das Heißkanalsystem ist eine besondere Bauart des Angusssystems. Es kommt zur Verarbeitung unterschiedlicher Kunststoffe und insbesondere beim maschinellen Spritzgießen von Thermoplasten zum Einsatz. Gegenüber dem Rest des Spritzgießwerkzeugs ist das das Heißkanalsystem thermisch isoliert und zugleich höher temperiert.
Aufbau eines Heißkanalsystems
Endstück des Heißkanals ist die sogenannte Heißkanaldüse. Sie bildet den Übergang zwischen beheizter und unbeheizter Zone des Spritzgießwerkzeugs. Man stellt die Heißkanaldüsen sowie die Verteiler auf ein Temperaturfenster ein, in dem sich der verwendete Kunststoff plastisch verarbeiten lässt. Zu diesem Zweck nutzt man Heißkanalregelschränke. Sie überwachen ständig Soll- und Ist-Temperatur und regeln diese bei Bedarf ein.
Man unterteilt Heißkanalsysteme in der Regel in offene und geschlossene Systeme. Im geschlossenen System lässt sich der Anspritzpunkt durch eine spezielle Technik verschließen. Hierfür wird meist eine sogenannte Verschlussnadel eingesetzt. Deren Steuerung erfolgt durch eine separat steuerbare Mechanik. Diese lässt sich meist elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigen. Oft sind Heißkanalsysteme Zukaufteile, die nicht von den Werkzeugmachern selbst angefertigt werden.
Aufbau eines Heißkanals in einem Spritzguss-Werkzeug
Funktionsweise von Heißkanalsystemen
Nachteile des Spritzgießens ohne Heißkanal
Die Kunststoffschmelze wird während des Spritzgießens von Thermoplasten von einem sogenannten Plastifizieraggregat in das Formnest oder die Formnester transportiert. Klassische Spritzgießwerkzeuge haben keine thermische Trennung des Angusssystems vom Rest des Werkzeugs. Das bedeutet, dass sowohl das Angusssystem als auch das Werkzeug deutlich unterhalb der Verarbeitungstemperatur des verwendeten Kunststoffs temperiert sind.
Dies führt dazu, dass der verarbeitete Kunststoff auch im Angusssystem erstarrt, und das bereits während der Produktion des Bauteils. Dies bedingt Nachteile für die Form des Angusssystems. Der Anguss muss zum Beispiel im Regelfall vom Bauteil getrennt werden. Dies erfolgt entweder durch zusätzlich im Werkzeug verbaute Funktionselemente oder nach der Entformung. Letzteres ist manuell oder maschinell möglich. Durch die Abtrennung des Angusses kann daher eine entsprechende Markierung am Bauteil zurückbleiben.
Teile des Rohstoffs fließen bei dieser Art Angusssysteme nicht in das Produkt mit ein. Somit muss das Angussstück anschließend entweder recycelt werden oder man entsorgt es. Aufgrund dessen erhöht sich auch das Schussvolumen, was bedingt, dass mehr Kunststoff plastifiziert werden muss, als letztendlich für das Bauteil benötigt wird. Dies wirkt sich unter Umständen sowohl energetisch als auch auf die benötigte Maschinenleistung aus.
Vorteile des Spritzgießens mit Heißkanalsystem
Beim Heißkanal ist das Angusssystem stets thermisch getrennt vom Rest des Werkzeugs. Es wird separat beheizt. Dadurch bedingt bleibt die Kunststoffschmelze im Angusssystem zu jedem Zeitpunkt der Produktion fließfähig. Es kommt dem entsprechend zu keiner Erstarrung des Kunststoffs im Angusssystem und es verleibt kein später abzutrennender Anguss am Bauteil. Darüber hinaus lassen sich beim Spritzgießen mit Heißkanal aufgrund von Funktionsweise und Aufbau längere Fließwege realisieren. Dies liegt daran, das im Angusskanal kein Abkühlen der Schmelze erfolgt welches eine Viskositätserhöhung und somit einen Druckverlust im Angusssystem zur Folge hätte.
Mit dem Heißkanalsystem ist auch eine Fertigung von großen Bauteilen möglich, da das sogenannte Kaskaden-Spritzgießen eingesetzt werden kann.
Prinzip des Kaskadenspritzgießens
Nachteile beim Spritzgießen mit Heißkanalsystem
Als Nachteil zu sehen sind bei dieser Bauart vor allem die teils hohen Investitionskosten. Denn das verwendete Werkzeug muss zwingend für die gemeinsame Verwendung mit einem Heißkanalsystem ausgelegt sein. Auch das System selbst verursacht hohe Kosten, zu denen noch der Aufwand für Maschinen addiert werden müssen, die der Steuerung und Regelung des Heißkanalsystems dienen. Diese Kosten müssen jedoch im Vergleich zu den Einsparungen gesehen werden, die sich mit einem Heißkanalsystem erzielen lassen. Vor allem bei teuren technischen Thermoplasten lassen sich enorme Menge Rohstoff einsparen. Zudem sinken die Kosten für die Nachbearbeitung der fertigen Bauteile.
Einen ähnlichen Zweck wie Heißkanalsysteme erfüllen sogenannte Isolierkanalwerkzeuge, die sich in Aufbau und Funktionsweise vom Heißkanal unterscheiden. Bei diesen ist der Anguss derart verbreitert, dass eine plastische Seele darin erhalten bleibt, sodass es zu keiner völligen Erstarrung im Anguss kommt. Beim Spritzgießen von Duroplasten und Elastomeren, bei denen der Kunststoff unter Temperatureinfluss aushärtet, setzt man in der Regel Kaltkanalsysteme ein.