Eine Heißkanalbaugruppe ist eine komplexe Kombination von erhitzten Kunststoffteilen, die in Hohlräume der Heißkanalmaschine eingegossen werden. Die Kavitäten sind typischerweise die hohlen Teile des zu erstellenden Formmodells. Die meisten Heißkanalmaschinen verwenden Extrusionsdruck, um heißen Kunststoff durch die Hohlräume und in die Teile zu drücken. Das Kunststoffmaterial fließt von den erwärmten Portionen in die Teile, das während der Formgebung abkühlt und aushärtet. Diese Heißkanal-Formtechnik wird am häufigsten bei Kunststoffmodellen verwendet, beispielsweise bei Modellautos aus Kunststoff oder anderen heißen Fahrzeugmodellen.
Die grundlegende Theorie hinter der Funktionsweise eines Heißkanalwerkzeugs ist, dass durch den Extrusionsprozess erhitzter Kunststoff durch eine Kammer fließt, die ein flüssiges Medium enthält. Dieses flüssige Medium ist typischerweise ein hochviskoses und heißes Benzin, allgemein als Ethylen oder Tetraessigsäure bezeichnet, das in die Heißkanalform eingespritzt wird. Wenn der Kunststoff das Ende der Kammer erreicht, wird er abgekühlt, um eine feste Struktur aus Kunststoffpartikeln zu erzeugen. Der Kunststoff kühlt dann ab und härtet beim Umformen aus, da die heißen Teile weiter in die Kunststoffstruktur fließen. Sobald die Kunststoffform gebildet ist, wird sie im Allgemeinen bei einer hohen Temperatur in einer Hochdruckumgebung gebrannt, wie beispielsweise einer Ausheiz-, Niederdruck-Spritzmaschine oder durch eine Heißluftpistole. Diese Arten von Kunststoff-Spritzgussformen sind beliebt für Heißstrahl-, Hotline-Fertigungs- oder Kaltrohrgussanwendungen.
Eine Kaltkanalform verwendet ein Kaltwalzen-Heißkanalsystem. Das Heißformsystem vom Kaltwalzentyp besteht typischerweise aus einer beheizten Platte mit kontinuierlichen Walzen, die einen kontinuierlichen Strom von heißem Kunststoff auf die Kavitäten auftragen. Die Hohlräume enthalten ein großes Volumen an festem Polymerpulver. Dieses Polymerpulver wird durch einen Wolframheizer auf eine geeignete Temperatur erhitzt. Das Harz wird in die Kavitation eingespritzt; Geschwindigkeit und Dauer der Hitzeeinwirkung sind jedoch variabel.
In einem Kaltkanalwerkzeug bringen die Endloswalzen eine konstante Menge heißes Kunststoffmaterial in eine Kavität ein. Sobald das Harz abgekühlt ist, verlangsamt sich die Kavitation erheblich und die Polymerpartikel werden dichter und widerstandsfähiger gegen Belüftung. Bei dieser Art von System ist kein heißes Füllmaterial erforderlich. Daher werden Kaltkanalwerkzeuge für eine Vielzahl heißer Kunststoffmaterialien eingesetzt, wie z. B. Kunststoffe mit hoher Ozonbeständigkeit, die gängigsten Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) Platten.
Die Vorteile des Kaltkanalwerkzeugs sind gegenüber Heißformverfahren deutlich. Der Hauptnutzen sind höhere Produktionsraten. Dies kann bis zu fünfmal schneller sein als Heißformvorgänge. Da die Kavität von innen beheizt wird, bleiben die Kunststoffmaterialien in einem elastischen Zustand, was bedeutet, dass sie leicht geformt und geformt werden können, was zu einem qualitativ besseren Produkt führt. Die Kunststoffmaterialien haben auch eine längere Lebensdauer, da der interne Erwärmungsprozess die chemische Zusammensetzung der Kunststoffmaterialien nicht verändert.
Kaltkanalsysteme erzeugen kontrollierte Materialflüsse, da die Viskosität der Kunststoffe während des Prozesses niedrig bleibt. Auch jegliche Art von Kühlaggregat oder Belüftung ist weniger erforderlich, da die Materialflüsse während des Herstellungsprozesses sehr gering sind. Dies ermöglicht den Herstellern eine größere Designflexibilität und -kontrolle, da weniger teure Kühlgeräte benötigt werden. Ein weiterer Vorteil des Kaltkanalwerkzeugs besteht darin, dass die Temperatur der Düsen auf eine genaue Temperatur geregelt werden kann. Die Düsenkonstruktionen werden in der Regel so gewählt, dass zu jedem Zeitpunkt der bestmögliche Materialfluss erzielt wird.
Eine Heißkanalmaschine hat einen mit geschmolzenem Polymer gefüllten Hohlraum und eine große Düse. Bei der Bewegung des Heißkanals durch die Kokille fließt das Material von der unteren Kammer in die obere Kammer und gelangt dann aus der Kokille auf die Gussplatte. Nachdem das Material sicher auf die Gussplatte gelangt ist, muss es abkühlen, damit es in die Form eingelegt werden kann. Dieser Abkühlprozess erfordert eine Wärmequelle, um das Material nach unten in die Form zu drücken. Das Material kühlt mit einer bestimmten Geschwindigkeit ab, die durch die Viskosität des geschmolzenen Polymers bestimmt wird, daher muss sichergestellt werden, dass die Viskosität genau überwacht und die Abkühlgeschwindigkeit konstant erreicht wird.
Die Verweildauer eines geschmolzenen Polymers in der Form hängt von vielen Faktoren ab. Dazu gehören die Geschwindigkeit der Formzykluszeit, die Umgebungstemperatur, die Oberflächenspannung des Polymers und die Art des verwendeten Materials. Wenn diese Faktoren genau beobachtet werden, wird die Zeit im Werkzeug kürzer sein, als wenn diese Faktoren variabel wären. Dies trägt nicht nur zur Reduzierung der Zykluszeiten bei, sondern trägt auch dazu bei, dass keine Wärme in das Werkzeug gelangt. Dies trägt dazu bei, die Gesamtkosten des Werkzeugs niedrig zu halten, da durch die Reduzierung des Wärmeeintrags die Temperatur eventuell auftretender Einschmelzungen reduziert wird, dies die erforderliche Wärmemenge reduziert und somit das Risiko von Schäden an den Werkzeugen und Produktionsmaschinen verringert.
