Beitragsbild: mit KI erstellt (Symbolbild)
Spritzguss (englisch injection moulding, gelegentlich eingedeutscht auch „Injektionsmoulding“ genannt) ist ein Urformverfahren, bei dem Kunststoffgranulat aufgeschmolzen und unter hohem Druck in eine formgebende Werkzeugkavität eingespritzt wird. Nach dem Erstarren entsteht ein maßgenaues, unmittelbar einsatzfähiges Kunststoffteil. In der Verpackungsindustrie ist Spritzguss das Standardverfahren für Verschlüsse, Deckel, dünnwandige Becher und ähnliche Formteile, die in hohen Stückzahlen und engen Toleranzen benötigt werden.
Ablauf des Spritzgussverfahrens
Der Spritzguss läuft in fünf Phasen ab: Plastifizieren, Einspritzen, Nachdrücken, Kühlen und Entformen.
Beim Plastifizieren zieht die rotierende Schnecke der Spritzeinheit das Kunststoffgranulat ein und schmilzt es durch Zylinderwärme und Friktion auf. Die Schmelze wird beim Einspritzen unter einem Druck von üblicherweise 500 bis 2.000 bar durch Düse und Anguss in die Werkzeugkavität gepresst. Der direkt anschließende Nachdruck hält reduzierten Druck aufrecht, um die Volumenschwindung beim Erstarren auszugleichen. Während des Kühlens erstarrt das Bauteil in der temperierten Form, bis auch der flüssige Kern – die sogenannte Seele – fest ist. Erst dann öffnet sich beim Entformen die Auswerferseite des Werkzeugs, und das fertige Teil wird ausgeworfen. Wie kurz ein Zyklus ausfallen kann, zeigt eine vollelektrische ENGEL e-motion 420: Sie fertigt zwölf dünnwandige Becher mit je 10 Gramm Teilegewicht in einer Zykluszeit von 5 Sekunden.
Das Spritzgießwerkzeug besteht im Kern aus der formgebenden Kavität, die über Düse und Angusssystem mit der Schmelze befüllt wird. Spritzguss gilt als das am weitesten verbreitete Massenfertigungsverfahren für Kunststoffteile; der Gewichtsbereich reicht von wenigen Zehntelgramm bis zu rund 150 Kilogramm pro Bauteil. In der Verpackungsindustrie liegen die meisten Anwendungen allerdings im niedrigen Gramm- bis unteren Kilogrammbereich, etwa bei Verschlüssen, Bechern und Eimern.
Werkstoffe im Verpackungs-Spritzguss
Für Verpackungsanwendungen werden im Spritzguss vor allem Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE, häufig als HDPE) verarbeitet, daneben Polyethylenterephthalat (PET) und Polystyrol (PS) – alle vier sind für den Lebensmittelkontakt zugelassen. PP gilt in der Kunststoffverpackungsindustrie als einer der meistverarbeiteten Werkstoffe, etwa für Flaschenverschlüsse, Feinkostbecher oder Kochbeutel-Komponenten.
| Kunststoff | Eigenschaften | Typische Verpackungsanwendung |
|---|---|---|
| Polypropylen (PP) | Hart, hitzebeständig, chemikalienbeständig, lebensmittelecht | Flaschenverschlüsse, Kappen, Eimer (auch aus Rezyklat), Feinkostbecher |
| Polyethylen (PE), häufig HDPE | Zäh, flexibel, gute Chemikalienbeständigkeit | Deckel, Dosen, Kanister, Verschlusskappen |
| Polyethylenterephthalat (PET) | Hohe Festigkeit, glasklar, gasdicht | Preforms (Vorformlinge) für nachfolgend streckgeblasene Flaschen |
| Polystyrol (PS) | Formsteif; als GP-PS glasklar und spröde, als HIPS schlagzäh | Joghurtbecher, Deckel, dünnwandige Becher |
Ausgewählt wird nach Anforderungen an Durchsichtigkeit, Schlagzähigkeit und Chemikalienkontakt: Glasklare, eher spröde Anwendungen setzen auf GP-PS, mechanisch stärker beanspruchte Deckel eher auf HIPS oder PP.
Anwendungen in der Verpackungsindustrie
Verschlüsse und Kappen zählen zu den volumenstärksten Spritzguss-Anwendungen der Verpackungsindustrie – von Flaschenverschlüssen über Klappdeckel bis zu Originalitätsverschlüssen. Mit Mehrkavitätenwerkzeugen und kurzen Zykluszeiten werden zudem dünnwandige Behälter in großen Stückzahlen gefertigt, etwa Feinkostbecher, Becher für Milchprodukte sowie Obst- und Gemüseschalen. Aus PP-Rezyklat entstehen darüber hinaus robustere Großgebinde wie Eimer. Da viele dieser Bauteile in direktem Lebensmittelkontakt stehen, kommen ausschließlich dafür zugelassene Kunststoffe zum Einsatz (siehe Tabelle oben).
Eine Sonderrolle nehmen Preforms ein: Sie werden zwar im Spritzgussverfahren hergestellt, sind aber kein fertiges Verpackungsmittel, sondern ein dickwandiger Rohling mit fertigem Flaschenhals-Gewinde, der erst durch Streckblasformen zur PET-Flasche aufgeblasen wird. Fertige Spritzgussteile wie Verschlüsse oder Eimer dagegen verlassen die Maschine bereits in ihrer Endform. Für großformatige, einfacher geformte Behälter aus Halbzeugplatten ist statt Spritzguss häufig das Thermoformen die wirtschaftlichere Alternative.
Normen, Toleranzen und Hersteller
Für die Maßhaltigkeit spritzgegossener Kunststoff-Formteile gilt in Deutschland seit März 2020 die DIN ISO 20457 (Kunststoff-Formteile – Toleranzen und Abnahmebedingungen). Sie hat die vorherige DIN 16742 (2013) abgelöst, die wiederum Nachfolgerin der 2009 zurückgezogenen DIN 16901 war. Die Norm ordnet Bauteile in Toleranzgruppen ein und berücksichtigt dabei Fertigungsverfahren, Werkstoffverhalten und Werkzeugkonstruktion.
Die Anbieterlandschaft reicht von reinen Kunststoffspezialisten bis zu verwandten Verfahren: KON-FORM Kunststofftechnik fertigt unter anderem Mehrkomponenten-Spritzgussteile und transparente Bauteile im Serienspritzguss. Elcomin stellt gummi-elastische Formteile nach Kundenzeichnung – etwa Membranen oder Mehrkomponententeile aus Gummi und Kunststoff – für Lebensmittel- und Wassertechnik-Anwendungen her. Ein eigenständiges, aber verwandtes Verfahren ist das Metal Injection Molding (MIM): Dabei wird statt Kunststoffgranulat ein Metallpulver-Bindemittel-Gemisch nach demselben Grundprinzip eingespritzt und anschließend gesintert, wie es etwa IBS Industrie für Sintermetallbauteile anbietet.
Regulatorik: Registrierung, Systembeteiligung und Recycling
Wer mit Ware befüllte Kunststoffverpackungen aus Spritzguss – etwa Eimer, Becher oder Verschlüsse – erstmals in Verkehr bringt, muss sich vor dem Inverkehrbringen bei der Zentralen Stelle Verpackungsregister (LUCID) registrieren (§ 9 VerpackG) und die Verpackung zusätzlich bei einem dualen System anmelden (§ 7 VerpackG). Als Thermoplaste sind PP- und PE-Bauteile grundsätzlich werkstofflich rezyklierfähig; Details zur Aufbereitung und den Grenzen des Materialkreislaufs behandelt der Beitrag zum Kunststoff-Recycling.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Spritzguss und Injektionsmoulding?
In der Sache keiner: „Injection moulding“ ist der englische Fachbegriff für dasselbe Verfahren. Im deutschen Sprachgebrauch hat sich dafür „Spritzguss“ beziehungsweise „Spritzgießen“ durchgesetzt; „Injektionsmoulding“ ist eine gelegentlich anzutreffende eingedeutschte Schreibweise, kein eigenständiges Verfahren.
Welche Kunststoffe werden im Verpackungs-Spritzguss typischerweise verarbeitet?
Am häufigsten kommen Polypropylen (PP), Polyethylen (PE, oft als HDPE) sowie Polystyrol (PS) und Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz – alle vier sind lebensmittelecht einsetzbar. PP gilt als einer der meistverarbeiteten Werkstoffe der Branche.
Was unterscheidet einen PET-Preform vom fertigen Spritzgussteil?
Ein Preform ist ein dickwandiger, spritzgegossener Rohling mit fertigem Flaschenhals-Gewinde, der in einem zweiten Arbeitsschritt per Streckblasformen zur fertigen Flasche aufgeblasen wird. Bauteile wie Verschlüsse oder Eimer verlassen die Spritzgießmaschine dagegen bereits in ihrer Endform.
Mit welchem Druck wird die Kunststoffschmelze in die Form eingespritzt?
Je nach Bauteil, Werkzeug und Material liegt der Einspritzdruck üblicherweise zwischen 500 und 2.000 bar.
Müssen spritzgegossene Kunststoffverpackungen registriert und lizenziert werden?
Ja, sofern es sich um mit Ware befüllte Verkaufsverpackungen handelt: Hersteller müssen sich vor dem Inverkehrbringen bei der Zentralen Stelle Verpackungsregister (LUCID) registrieren (§ 9 VerpackG) und die Verpackung bei einem dualen System anmelden (§ 7 VerpackG).