Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Schmelze-Metallwechselwirkungen

Lösungen für Verschleißschutz und Adhäsionsreduktion in der Kunststoffverarbeitung

In der Kunststoff-, insbesondere der Schmelzeverarbeitung herrschen häufig Bedingungen, denen die zur Verfügung stehenden Werkzeugstählen nicht umfassend genügen können. Dementsprechend werden sie mit speziellen Beschichtungen versehen. So hat man es teilweise mit Formulierungen zu tun, die stark verschleißend auf die Maschinenkomponenten, wie Extruderschnecken und im Spritzguss, Rückstromsperren und Spritzgießwerkzeuge wirken. Bei den Formulierungen handelt es sich beispielsweise um Kunststoffe mit hohem Glasfaseranteil (z.B. 50%) oder hohem Gehalt an Bornitrid oder Aluminiumoxid zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit. Korrosiv wirkende Bestandteile aus halogenfreien Flammschutzformulierungen erweisen sich, gerade zusammen mit abrasiven Komponenten, häufig als extrem verschleißend.

© Fraunhofer LBF, Raapke

Wir helfen Ihnen bei der Ermittlung der Verschleißträchtigkeit von Formmassen bzw. der Bewertung der Widerstandsfähigkeit von Werkzeugstählen gegenüber gegebenen stark korrosiven oder abrasiven Formmassen.

Da die Optimierung von Kunststoffformulierungen, Additivierung, einschließlich Forschungen zu neuen Additiven, ein wesentliches Arbeitsgebiet des LBF darstellt, unterstützen wir Sie weiterhin gern bei der Entwicklung von Compounds mit minimaler Verschleißwirkung - unter Beibehaltung der Zieleigenschaften.

Ein weiteres Thema ist die Bildung von Belägen auf den mit der Schmelze in Kontakt stehenden Oberflächen. Die hin und wieder stattfindende Ablösung solcher Beläge äußert sich als Partikelverunreinigung im Kunststoff (Stippen, Brenner, Gelpartikel). 

Bei Formgebungsprozessen wie Spritzgießen Heißprägen und Flachfolienextrusion kommt es auf minimale Adhäsion zwischen Formteil und Werkzeugoberfläche an, damit sich das Formteil ohne Schäden vom Werkzeug lösen lässt. 

PVD (Physical Vapour Deposition) Hartschichten wie CrN, TiN und TiAlN wirken à priori verschleißschützend und reduzieren die Belagbildung. Ähnlich wirken karbidische oder DLC-Beschichtungen. Diese können auch mit Silizium-, Fluor- oder Sauerstoff modifiziert sein, wodurch sie sich hinsichtlich antiadhäsiver Eigenschaften optimieren lassen. Sie werden nasschemisch oder mittels PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)-Prozessen aufgetragen. 

Die Entwicklungen auf diesem Gebiet sind jedoch bei weitem nicht abgeschlossen. Somit war und ist das LBF hierzu in Kooperationsprojekten mit anderen Fraunhofer- oder Hochschulinstituten engagiert, die die genannten Themen adressieren. Part des LBF sind dabei die Untersuchungen unter den realen Bedingungen der Kunststoffverarbeitung. Für diese werden häufig zugeschnittene Messmethoden entwickelt. 

Sprechen Sie uns gern an, wenn Sie gleiche oder ähnliche Fragestellungen in bilateralen oder öffentlich geförderten Vorhaben bearbeiten möchten.