Kunststoff-Metall-Verbunde: Haftvermittler ermöglicht das Hinterspritzen

Wie der Kunststoff aufs Blech kommt

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Dem Kunststoff-Institut Lüdenscheid ist es gelungen, Kunststoffe spritzgießtechnisch mit Metallblechen zu verbinden. Selbst bei dreidimensional verformten Teilen hält die stoffschlüssige Verbindung.

Bisher ließ sich eine rein stoffschlüssige Verbindung von flächigen Metallblechen und Kunststoff durch Spritzgießen nicht realisieren. Verbunde können mit gängigen Füge- und Verbindungsverfahren nur in einem separaten Fertigungsschritt hergestellt werden. Ohne Formschluss durch Löcher im Blech oder das Anspritzen eines umlaufenden Kantenschutzes geht es nicht. Handelt es sich bei der Blechoberfläche allerdings um eine Sichtfläche, scheidet dieses Verfahren oftmals aus, da es beispielsweise zu Überspritzungen im Nietbereich oder bei einem Kantenschutz zu Spannungsrissen durch Schwindungsspannungen kommen kann.

Das Kunststoff-Institut Lüdenscheid versucht schon seit geraumer Zeit, den Fügeprozess in die Spritzgießmaschine zu verlagern. Die Arbeiten verfolgen das Ziel, durch Beschichten der Metalloberfläche eine stoffschlüssige, hochbelastbare Verbindung zu erhalten. Hierzu gab es in der Vergangenheit vielfältige Untersuchungen mit sehr guten Ergebnissen. Ihr Nachteil bestand jedoch immer darin, dass die Beschichtungen auf das ausgestanzte 3-D-geformte Blechteil aufgetragen werden mussten. Da dies in der Regel sehr kostenintensiv ist, konnte sich der Prozess nicht durchsetzen.
Doch jetzt zeichnet sich eine Lösung ab. Durch weiterführende Untersuchungen konnten Haftvermittler entwickelt werden, die sich auf dem Halbzeug, dem flächigen Coil, auftragen lassen. Diese Beschichtungen können im so genannten Coil-Coating-Verfahren auf alle gängigen metallischen Werkstoffe großserientechnisch appliziert werden und lassen sich sogar stanztechnisch umformen. Hierbei zeigen sie sich hinsichtlich der Stanz- und Umformeigenschaften als stark belastbar: Die durch den anschließenden Hinterspritzprozess hergestellten Verbindungen zwischen Kunststoff und Metall halten hohen mechanischen Anforderungen stand.
Das Coil-Coating Verfahren beinhaltet mehrere Prozessschritte, bei denen der Haftvermittler für den späteren Hinterspritzprozess einseitig oder zweiseitig aufgetragen werden kann. Die Blechdicken können zwischen 0,2 mm und 2,5 mm variieren, die Blechbreiten zwischen 2 mm und bis zu 650 mm. Praktische Hinterspritzvorversuche an vielen Materialkombinationen wie ABS – Edelstahl, PP – Aluminium und PA – Edelstahl zeigten eine höchst belastbare Verbindung auch für dreidimensional verformte Metallbleche.
Anwenden lässt sich dieses Verfahren überall dort, wo hochwertige Echtmetalloberflächen vorne mit einem Cool-Touch-Effekt gewünscht sind und rückseitig mit der Funktionalität von Kunststoff kombiniert werden sollen (zum Beispiel Fahrzeuginterieurleisten).
Weitere interessante Umsetzungen gäbe es im Kunststoff-Metall-Strukturbauteilbereich, zum Beispiel bei Automotive-Frontends. Durch die stoffschlüssige Verbindung ließe sich die Belastbarkeit solcher Verbundbauteile deutlich steigern. Ferner gäbe es keine Spalte zwischen dem angespritzten Kunststoff und dem Metall, wodurch sich die Korrosionsanfälligkeit drastisch reduzieren würde.
Das Kunststoff-Institut Lüdenscheid bietet interessierten Firmen die Möglichkeit, an einem Verbundprojekt über diese Thematik teilzunehmen. Weitere Infos zur Projektteilnahme: www.kunststoff-institut.de
Marius Fedler Kunststoff-Institut Lüdenscheid
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