Kunststoffschäumen bei Pollmann

Transkript

1 Kunststoffschäumen bei Pollmann

2 Geschäumter Kunststoff: Querschnitt - kompakte Randschicht - Kern mit zahlreichen mikroskopisch kleinen Bläschen 2

3 Chemisches und physikalisches Schäumen Es gibt 2 Schäumverfahren: Chemisches Schäumen dem Kunststoff zb Polymer wird Treibmittel in Form von Pulver oder Granulat zugefügt (Masterbatch ca. 2%) Bläschengröße 10 bis 200 µm Physikalisches Schäumen Stickstoff oder Kohlendioxid wird bei der Verarbeitung im überkritischen Zustand zugefügt höhere Aufschäumgrade möglich Bläschengröße 10 bis 50 µm Pollmann hat sich für das physikalische Schäumen entschieden. 3

4 2 Kunststoffschäum-Systeme Optifoam Gas wird während dem Einspritzen injiziert LGF sind mit Optifoam Schäumverfahren genau so gut verarbeitbar wie im konventionellen Spritzgießen Nachrüstfähig Spritzgießmaschine (Software, Hydraulik, Plastifizierung, ect.) erfordert keine Änderungen Hohe Flexibilität (Maschine kann weiterhin für konventionelles SG verwendet werden) Dem Schussgewicht ist keine Untergrenze gesetzt MuCell Gas wird in der Plastifiziereinheit injiziert Mit Mehraufwand applizierbar auf jeder SGM Eigene Plastifiziereinheit notwendig (Schnecke m. Scher-/Mischteil), Adaptierung der SGM notwendig Limitierung im Schussgewicht Pollmann hat umfangreiche Tests mit beiden Systemen durchgeführt. Aktuell werden bei Pollmann alle Schäumprozesse mit MuCell hergestellt bzw. auf dieser Basis weiterentwickelt. 4

5 Der Schäumprozess MuCell 5

6 Pollmann schäumt in Serienwerkzeugen mit bis zu 8 Kavitäten Wichtig! richtige Balancierung der Kavitäten!!! 6

7 In Serienproduktion: Geschäumter Deckel für Türschlossgehäuse Material: PBT/GF20 Treibmittel: CO 2 Endkunde: 7

8 In Serienproduktion: Geschäumter Deckel & Gehäuse für Türschlossgehäuse Material: PBT/GF20 Treibmittel: CO2 inkl. umspritzten von Achsen! Endkunde: 8

9 In Serienproduktion: div. Deckel für Türschlossgehäuse Endkunde: Material: PBT/GF20 Treibmittel: CO2 9

10 Vorteile von Schäumen: Reduktion der Zykluszeit Reduktion von Schwindung und Verzug Vermeidung von Einfallstellen Verbessertes Fliessverhalten Niedrigere Werkzeuginnendrücke Gewichtsreduktion der Formteile und damit Materialeinsparung Erhöhung der Biegespannung besseres Bruchverhalten Schäumen von Langglasfasern möglich Mit dem MuCell -Verfahren kann fast jeder thermoplastischer Kunststoff aufgeschäumt werden. Das Verfahren ist universell einsetzbar und hat ein hohes Innovationspotenzial, besonders für Formteile in der Automobil- und der Elektro-/Elektronikindustrie. 10

11 Reduktion der Zykluszeit keine Nachdruckphase geringere Temperaturen, dadurch kürzere Kühlzeit kompakt: rund 65 C schäumen: rund 50 C kompakt 11

12 Reduktion von Schwindung und Verzug kompakt: geschäumt: Gehäuse für Türschliesssysteme: wesentlich weniger Verzug (rot) wenn geschäumt. 12

13 Reduktion von Schwindung und Verzug kompakt: geschäumt: geschäumter Deckel für Türschliesssysteme: wesentlich weniger Verzug (blau) wenn geschäumt. 13

14 Schäumen vermeidet Einfallstellen kompakt geschäumt 14

15 Verbessertes Fließverhalten Viskosität (Pas) Viscosity [Pas] % CO 2 1 % CO 2 2 % CO 2 3 % CO Shear rate [1/s] Schergeschwindigkeit (1/s) 15

16 Schäumen benötigt niedrigere Werkzeuginnendrücke Kompakt: bis 650 bar Türschlossgehäuse Werkzeuginnendruck bei Schäumen: bis 120 bar kompakt gespritzt: bis 650 bar schäumen: bis 120 bar 16

17 Erhöhung der Biegespannung kompakt Crastin LW 9320 geschäumt Crastin LW 9320 Tests mit in Serie angefertigten Türschlossgehäusedeckeln zeigen: kompakte Deckel brechen nach 4-5,5 mm Biegung ab, geschäumte Deckeln erst nach 5,5-6 mm 17

18 Mechanische Eigenschaften: Modell-Rechnung zur Biegesteifigkeit gleiches Gewicht Annahme: rechteckiger Querschnitt Ausgangswanddicke: 4 Millimeter Abnahme der Dichte um 30 % ρ = 30 % gleiche Steifigkeit E Schaum = 0,7*E Kompakt ermöglicht h + 40 % ergibt sich bei h + 12 % Steifigkeit +90 % Gewicht -20 % h = 4 mm 18

19 Geeignete Materialien für das Schäumen Hervorragend: PBT, PA, PP und PS Schwieriger: TPU s ABS, PC und POM Prinzipiell alle thermoplastischen Kunststoffe Jeder partikelförmige Füllstoff wie Glasfaser, Talkum oder Kohlefaser unterstützt die Materialeigenschaft 19

20 Erfolgsfaktoren zur optimalen Schaumstrukturausbildung Rohstoffauswahl Bauteildesign Werkzeugtechnik - Angussauslegung - Kalt- bzw. Heißkanalsysteme mit besonderer Auslegung - Entlüftung Geeignete Prozessbedingungen - richtige Balancierung der Kavitäten - optimale Abstimmung der Parameter 20

21 Pollmann arbeitet eng zusammen mit: 21