Neue Polyamide für geschäumte Spritzgussteile
Hohe Oberflächenqualität, geringes Bauteilgewicht:
06.04.2011 / Lanxess. Trotz großer Vorteile haben sich Schäumverfahren im Spritzguss bisher nicht breiter durchsetzen können. Das lag unter anderem an der schlechten Oberflächenqualität der resultierenden Bauteile. LANXESS hat deshalb ein neues Polyamid 6 und 66 Durethan für das physikalische und chemische Schäumen maßgeschneidert, um diesen Nachteil auszugleichen. „Beide Werkstoffe ergeben exzellente Formteiloberflächen, die in den meisten Fällen glatt und fehlerlos sind und kaum noch schimmernde Schlieren oder porös wirkende Bereiche aufweisen. Sie eignen sich daher für Anwendungen, bei denen auch die optische Bauteilqualität gefragt ist – wie etwa sichtbare Bauteile unter der Motorhaube“, so Maik Schulte, Entwicklungsingenieur bei LANXESS.
Verzugsarm, weniger Gewicht, geringere Werkzeuginnendrücke
Das Interesse an geschäumten Spritzgussteilen ist deshalb so groß, weil sich mit ihnen im Vergleich zu massiven Formteilen Material und bis zu 20 Prozent Bauteilgewicht einsparen lässt – bei vertretbaren Einbußen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften. Die geschäumten Teile sind außerdem deutlich verzugsärmer und zeigen kaum Einfallstellen. Die Werkzeuginnendrücke lassen sich um bis zu 80 Prozent reduzieren, weshalb der Verarbeiter auf kleinere, kostengünstigere Spritzgießmaschinen mit geringeren Schließkräften zurückgreifen kann. Außerdem wird das Werkzeug weniger belastet, was längere, wirtschaftlichere Standzeiten bedeutet. Weiteres Einsparpotenzial eröffnen die meist spürbar kürzeren Zykluszeiten. Auch in punkto akustische Dämpfung sind geschäumte Bauteile interessant.
Thermoplaste wie Polyamid lassen sich physikalisch oder chemisch schäumen. Beim physikalischen Schäumen wird in der gängigen Verfahrensvariante ein gasförmiges Treibmittel wie Stickstoff oder CO2 im superkritischen Zustand über eine Dosiervorrichtung am Zylinder in die Kunststoffschmelze injiziert. Beim chemischen Schäumen wird das Treibmittel aus einem dem Kunststoff zugesetzten Additiv abgespalten. In beiden Fällen bilden Treibmittel und Schmelze in der Plastifiziereinheit eine homogene Lösung. Beim Einspritzen der Lösung in das Werkzeug tritt ein starker Druckabfall auf. Ausgehend von fein verteilten Nukleierungskeimen baut sich eine einheitliche Zellstruktur auf. Das Resultat ist ein Bauteil mit einer Schaumstruktur im Inneren und einer kompakten Außenhaut.
Feinzellige Schäume, breites Anwendungsspektrum
Die beiden neuen, mit 35 Prozent Glasfasern verstärkten Polyamide wurden auf jeden Schritt der Schaumstoffbildung hin optimiert. So sind die gängigen Treibmittel sehr gut in ihnen löslich und ergeben mit der Kunststoffschmelze in der Plastifiziereinheit sehr homogene, einphasige Lösungen. Die rheologischen Eigenschaften und das Nukleierungsverhalten der beiden Thermoplaste sind so eingestellt, dass sehr feinzellige Schäume entstehen. „Dies ist ein wesentlicher Grund für die exzellente Oberflächenqualität und das hohe mechanische Eigenschaftsniveau der Bauteile“, erläutert Schulte.
Das Einsatzpotenzial der neuen Werkstoffe ist breit gefächert. Im Automobilbau könnten mit ihnen unter anderem Zylinderkopfhauben und Lüfterzargen gefertigt werden. Die Elektro-/Elektronikindustrie könnte sie für Stecker, Lampensockel und -fassungen sowie Gehäusekomponenten zum Beispiel von Thermostaten oder Heimwerkerwerkzeugen verwenden. Auch im Möbelbau ergeben sich viele mögliche Anwendungsfelder.
Kundenservice vom Konzept bis hin zum Serienstart
LANXESS unterstützt Kunden auch bei der Entwicklung geschäumter Bauteile. Der Service reicht von der Werkstoffauswahl über Füllsimulationen bis hin zur Beratung bei Werkzeugbau, Abmusterung und Serienstart. Für Abmusterungen steht im Dormagener Technikum eine Spritzgießmaschine mit 650 Tonnen Schließkraft zur Verfügung, ausgerüstet mit einer MuCell-Einheit für das physikalische Schäumen. „Kunden können sie nutzen, um beispielsweise prinzipielle Machbarkeitsstudien durchzuführen und das Fertigungsverfahren für sich zu bewerten. Außerdem können Kunden auf der Anlage ihr Werkzeug optimieren und die günstigsten Produktionsbedingungen für ihr Bauteil ermitteln“, so Schulte.
