Thermoplastische Elastomere formen die Zukunft

Einsatzgebiete und Anwendungen, die ehemals dem vergleichsweisen teuren Naturkautschuk vorbehalten waren, werden mittlerweile auch mit TPE realisiert. TPE-Materialien lassen sich ähnlich leicht verarbeiten wie Thermoplaste. In Verbindung mit TPE kommt auch immer mehr Kork als Füllstoff zum Einsatz. Da Kork eine zellenartige Struktur hat, die leicht und hoch komprimierbar ist, kommt diese Materialkombination als Alternative in Griffen und Henkeln an Sportgeräten, Haushaltsgegenständen und auch an medizinischen Hilfsmitteln zum Einsatz. Zudem kann ein Compound aus TPE-Kork auch für 2K-Anwendungen in Verbindung mit PP oder PE eingesetzt werden.

Heißkanal-Düse Nadelverschluss mit PM-Nadelführung Typ LA. © Günther

Jörg Essinger, Leiter der Anwendungstechnik & Service bei Günther, gibt jedoch zu bedenken: „Lifocork ist ein auf Styrol-Blockcopolymer basierendes TPE, welches 20- bis 30-prozentigen Korkanteil enthält. Aufgrund dieses Korkanteils ist das Compound in Bezug auf die Spritzgussverarbeitung temperatur- und scherempfindlich, was zu einer deutlichen Verfärbung führt. Eine reine Wärmebelastung ist in diesem Zusammenhang weniger kritisch. Erst in Verbindung mit einer zu hohen Scherbelastung im Spritzprozess kommt es zur Verfärbung.“ Aus diesem Grund wurde für diesen Versuch im Technikum von Günther ein 2-fach-Werkzeug mit einem „Scheiben“-Probekörper gewählt. Als Heißkanal-Düse setzte das Team um Jörg Essinger eine Nadelverschlussdüse vom Typ 8NHT2-80 mit einem Schmelzekanal-Durchmesser von 8  mm ein, um das Compound mit möglichst geringer Scherbelastung zu verarbeiten.

Die Düse zeichnet sich durch ein homogenes Temperaturprofil aus, was durch den zweigeteilten Schaft aus Titan und Stahl begüns­tigt wird. Das sorgt für eine hervorragende Isolierung im vorderen Schaftbereich und damit für einen äußerst geringen Wärmeverlust zwischen Heißkanaldüse und Kavität. Damit ist diese Heißkanaldüse perfekt für die Verarbeitung thermisch empfindlicher Materialien, technischer Kunststoffe und hochtemperaturbeständiger Polymere geeignet. Durch die geringe Wärmeableitung wird eine schonende Verarbeitung des Lifocork-Materials ermöglicht. Da die Kork-Partikel eine Größe zwischen 0,5  mm und 1  mm haben, muss der Anspritzpunkt >1,2  mm betragen. Bei dem Versuch wurde, um die Schmelze auch möglichst stressfrei in die Kavität einspritzen zu können, die PM-Nadelführung Type LA 2,0 mit einem Anspritzpunkt-Durchmesser von 2,0  mm eingesetzt.

Stabiler Prozess bei variablen Temperaturen

Um die Verarbeitung möglichst schonend bei geringem Staudruck durchzuführen, wurde eine niedrige Schneckendrehzahl gewählt. Das Biokomposite wurde im Vorfeld etwa 3 Stunden bei 50 bis 60 °C getrocknet. Die Temperatur der Schmelze betrug max. 180 °C und die des Werkzeuges etwa 35 °C. Getestet wurde die Prozessfähigkeit über eine Laufzeit von 2 Stunden. Die Versuche haben gezeigt, dass mit dem eingesetzten Heißkanal-System ein stabiler Prozess bei variablen Temperaturen von 140 °C bis 180 °C möglich ist. Je höher hier die Düsentemperatur eingestellt wurde, um so dunkler wurden aber die Formteile. Auch getestet wurde die Prozessstabilität nach einer Fertigungsunterbrechung. Nach etwa 10 Minuten konnte ohne nennenswerte Auffälligkeiten der Fertigungsprozesse wieder hochgefahren werden.