Thermoplast-PUR-Verbunde mit hoher Wertschöpfung

Die Verfahrenskombination des Spritzgießens mit reaktiven Polyurethanen (PUR) ist eine aus verfahrenstechnischer und wirtschaftlicher Sicht attraktive Möglichkeit zur direkten Beschichtung von Spritzgussformteilen. Damit sind hochwertige Oberflächen auf thermoplastischen Trägern für hohe haptische Ansprüche oder für anspruchsvolle optische Wirkungen in einer Fertigungszelle effektiv herstellbar. Voraussetzung dafür ist die Mehrkomponententechnik. Dazu werden Spritzgießmaschine und PUR-Anlage mit Zweikomponentenwerkzeug und Handlingtechnik kombiniert und in einem kompakten Fertigungszyklus verbunden. Das Ergebnis ist ein fertig oberflächenveredeltes Bauteil.

Prüfen, was sich ewig bindet

Maßgeblich in der Produkt- und Verfahrensentwicklung der Verbundbauteile sind Prüfungen entsprechend den teils sehr unterschiedlichen Ansprüchen. Hier kann laut Unternehmen eine ganze Reihe von Untersuchungen und Prüfungen zu Charakterisierung von Thermoplasten, Polyurethansystemen und entsprechenden Verbunden durchgeführt werden. Das betrifft entwicklungsbegleitende Prüfungen und Erstmusterprüfungen, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie üblich sind. Darüber hinaus stehen weitere Verfahren für vertiefte Untersuchungen zur Verfügung. So können in der Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rasterelektronenmikroskopie Informationen zu Oberflächeneigenschaften und -strukturen gewonnen werden, die die Verbundhaftung beeinflussen. Ein am KuZ entwickelter Kombinationsprüfstand gestatte die maschinenbasierte Durchführung zahlreicher Reib-, Ritz- und Kratzbeanspruchungen mit hoher Reproduzierbarkeit und Produktivität. Diese Untersuchungen können auch unter gleichzeitiger Medieneinwirkung stattfinden.

Ein wichtiges Eigenschaftsmerkmal ist die ausreichende Verbundfestigkeit zwischen dem Thermoplastträger und der PUR-Beschichtung. Diese Anforderung war Gegenstand von Forschungsarbeiten. In systematischen Untersuchungen wurden verschiedene Thermoplaste mit PUR-Deckschichten auf Basis aromatischer oder aliphatischer Isocyanate verbunden. Der Einfluss der technologischen Parameter und Oberflächenstruktur auf die Verbundhaftung wurde untersucht. Dabei erweist sich das Temperaturmanagement als ein zentraler Faktor. Speziell mit Blick auf Anwendungen im Automobilinnenraum wurde die Verbundhaftung auch nach Belastung im Klimawechseltest betrachtet.

Zur Prüfung der Verbundfestigkeit diente der Rollenschälversuch nach DIN EN 1464 mit einem dafür speziell entwickelten Probenhalter. Ermittelt werden die mittlere Trennkraft in Kilonewton pro Meter Probenbreite sowie die Minimal- und Maximalkräfte für den Schälversuch.

Technologisches und werkstoffliches Know-how

Die Ergebnisse der systematischen Auseinandersetzung mit dem Prozess tragen zur Erhöhung des Prozessverständnisses und zur Erweiterung des möglichen Spektrums an Materialkombinationen für diese innovative Technologie bei. Die Anwendungen sind momentan besonders im Fahrzeugbau schon in Serie oder in Vorbereitung. Dabei sind zunächst die haptischen, weichen Schichten von Interesse. Zunehmend rückt die kratzfeste, sogar selbstheilende, Lackoptik mit Tiefenwirkung in den Fokus. Neue Ideen kommen ständig hinzu. In Leipzig lässt sich bereits vorhandenes Know-how anzapfen und und die Maschinen- und Prüfausstattung nutzen.

Fakuma Halle B3, Stand 3006