Polyurethan-Verarbeitung | Wissenschaftler des Fraunhofer Ifam haben jetzt auch für PUR eine Strategie entwickelt, um Bauteile ohne Trennmittel rückstandsfrei zu entformen – und so die Produktionskosten zu minimieren.
Bisher schon gelingt es mit dem Trennschichtsystem „ReleasePlas“ bei vielen Kunststoffarten, auf das Trennmittel zu verzichten. Dazu wird die Werkzeugform permanent plasmabeschichtet, wie die ReleasePlas-Entwickler vom Fraunhofer Ifam berichten. Nur in der Polyurethan(PUR)-Verarbeitung habe sich der erwünschte Erfolg nicht eingestellt – hier sind kostenintensive Reinigungen und Wiederbeschichtungen des Werkzeugs weiter unumgänglich.
Dies zu ändern, hat sich ein Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer Ifam mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen zum Ziel gesetzt. Mit Erfolg, wie es nun heißt: Die Ergebnisse eröffneten einen Weg hin zu einer sauberen und trennmittelfreien PUR-Produktion. Zudem sollen sich mit der erarbeiteten Strategie auch mikro- und nanostrukturierte Oberflächen realisieren lassen.
Zu Beginn wurde nach dem Grund für das bisherige Versagen der Trennwirkung bei PUR geforscht, das sich schon nach wenigen Entformzyklen einstellt. Chemische und physikalische sowie oberflächentechnische Untersuchungen deckten die Ursache auf: Neben dem angestrebten Adhäsionsbruch zwischen Bauteil und Werkzeugoberfläche kommt es auch zu einem Kohäsionsbruch in der oberflächennahen Grenzschicht des Bauteils. Er sorgt für nanofeine Ablagerungen auf der Werkzeugoberfläche und damit zu einem Anstieg der Haftkräfte.
Unter praxisnahen Verarbeitungsbedingungen konnten die Forscher nun PUR-Rezepturen identifizieren, die beim Entformen keine Ablagerungen auf der permanenten Trennschicht hinterlassen. Darüber hinaus identifizierten sie ein Additiv, das die Entformbarkeit in Kombination mit der Release-Trennschicht deutlich verbessert. Es wird in die molekulare Struktur des PUR eingebunden. Auch die Erkenntnis, dass bereits geringe Unterschiede in der Formtemperatur zu Sprüngen bei den Trennkräften führen, fließt in die Strategie für den trennmittelfreien Fertigungsprozess ein.
Ob für Automobilbau, Medizintechnik, Maschinen- und Anlagenbau oder die optische Industrie: durch das neue System sehen die Bremer Forscher den Weg bereitet für eine einfache, saubere und wirtschaftliche Fertigung von PUR-Teilen mit mikro- und nanostrukturierter Oberfläche. •
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