Kunststoffe---

18.1. Allgemeines Ganz kurz als Einleitung, möchte ich erläutern, wofür man Kunststoffe überhaupt benötigt. Kunststoffe sind synthetische, das heißt durch chemische Umsetzung von Molekülen oder durch chemische Umformung von makromolekularen Naturstoffen hergestellte makromolekulare Werkstoffe auf der Basis von Kohlenstoffverbindungen.
Die Rohstoffbasis für Kunststoffe sind Erdöl, Erdgas und Kohle.

Für den ständig steigenden Einsatz von Kunststoffen gibt es viele Gründe:
. ihr geringes spezifisches Gewicht
. ihre Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu Metallen
. ihr leichtes Bearbeiten möglich

. gute Verformbarkeit
. niedrige Verarbeitungstemperaturen

. gute Farbgebung ohne Lackieren
. usw.

Außerdem sind bei Kunststoffen Fertigungsverfahren möglich, die niedrige Preise ergeben, und ein Nacharbeiten ersparen. Dies ist bei Massenartikel von großer Bedeutung. Der Energieaufwand ist durch die niedrigen Verarbeitungstemperaturen ebenfalls sehr gering.
Je nach ihrem makromolekularen Aufbau unterscheidet man bei den Kunststoffen folgende Typen:

Plastomere (Thermoplaste): sind Werkstoffe, die mehrmals warm umgeformt werden können, nach dem Erkalten ihre neue Form aber beibehalten. Sie bestehen aus linearen oder gering verzweigten Makromolekülen. Sie sind bei Raumtemperatur spröde oder zähelastische, schweißbare Werkstoffe. zB.: Kunststoffsackerl, Gartenschläuche

Elastomere (Elastoplaste): sind Werkstoffe, die plastisch kaum verformt werden können. Sie bestehen aus räumlich lose vernetzten bis räumlich vernetzten Makromolekülen. Bei loser Vernetzung sind Elastomere gummielastisch. Ihre Ketten sind stark ineinander verwickelt und werden bei Zug- und Druckbelastung auseinandergezogen. Bei Entlastung ziehen sich die Makromoleküle wieder zusammen. Sie besitzen bei großer Dehnung eine hohe Zugfestigkeit. zB.: Flummi, Radiergummi

Duromere (Duroplaste): sind Werkstoffe, die zwar in einem plastisch verformbaren Zustand verarbeitet werden, aber nach Fertigstellung nicht mehr plastisch verformbar und verschweißbar sind. Sie bestehen aus räumlich eng vernetzten Makromolekülen und sind harte und oft spröde Werkstoffe. Die Vernetzung geht annähernd bei der Verarbeitung des noch plastischen Materials oder nach der endgültigen Formgebung - meist mit Wärmezufuhr und unter Verwendung eines sogenannten Härters - vor sich. Duromere sind nicht wieder verformbar, da weitere Erwärmung sie härter werden läßt, bzw. der Kunststoff verbrennt. zB.: CD-Hüllen, Gehäuse von elektrischen Geräten


18.2. Urformen von Kunststoffen

Unter Urformen versteht man bei Kunststoffen die Herstellung einer ersten Gestalt aus pulverförmigen, granulatförmigen oder flüssigen Formmassen zu Formstoffen (Halbzeuge).

Bei Plastomeren (Thermoplasten) wird durch Aufschmelzen der thermoplastische Schmelzzustand erreicht. Diese zähflüssige Schmelze wird meist auf Schneckenmaschinen (Extruder) in einer Art Gießprozeß geformt. Beim Extrudieren wird die Schmelze kontinuierlich durch Profildrüsen (Werkzeuge) zu Halbzeugen verarbeitet. Beim Spritzgießen als diskontinuierlichem Verfahren wird die Schmelze unter hohem Druck in das geschlossene Werkzeug schnell eingebracht, dabei entstehen spritzgegossene Formteile. Extrudieren und Spritzgießen sind physikalische Prozesse, weil keine chemische Umwandlung stattfindet. Der Unterschied zwischen den beiden ist, daß beim Spritzgießen ein Fertigprodukt "herauskommt" während beim Extrudiern nur Halbzeuge entstehen. Weiters ist das Spritzgießen ein diskontinuierliches Verfahren, bei dem die Förderschraube als Kolben wirkt, was beim Extrudieren nicht der Fall ist.

Duroplastische Formmassen sind chemisch gesehen noch nicht im endgültigen Zustand, sie sind noch schmelzbar. Beim Verarbeitungsprozeß (Warmpressen, Spritzgießen, Spritzpressen) erfolgt mit der Formgebung die Aushärtung mittels Härter. Die Formstoffe sind dann nicht mehr schmelzbar.

Bei der Gießharzverarbeitung sind die Ausgangsprodukte gelöste oder zähfließende Vorprodukte. Sie werden meist zu Verbundwerkstoffen verwendet (drucklos = Laminate oder in Werkzeugen = pressen)


18.3. Spritzgießen

Das Spritzgießen von Kunststoffen ist ein diskontinuierliches (d.h. unterbrochenes, nicht ineinander übergehendes) Gießverfahren. Moderne Spritzgießmaschinen arbeiten mit einer Schnecke, die die Formmasse plastifiziert, fördert und in das Werkzeug einspritzt. Das Spritzgießen eignet sich besonders für die wirtschaftliche Massenfertigung. Formteile werden in einem Arbeitsgang hergestellt, wobei vielfach Nacharbeit entfällt (Bsp.: Zahnräder). Die Herstellung von großen, auch großflächigen Formteilen ist ebenso möglich, wie die Präzisionsfertigung von Kleinstteilen der Feinwerktechnik.
Die Massetemperatur beträgt 100°C - 350°C,

der Spritzdruck 400bar - 1600bar und
die Werkzeugtemperatur 40°C - 160°C.
/18.01/ Spritzgießen mit Schneckenspritzgießmaschine

Spritzeinheit (rechts)
Schließeinheit mit Werkzeug (links)

18.3.1. Verfahrensverlauf
18.3.1.1. Spritzgießen von Thermoplasten
Die thermoplastische Formmasse in Pulver- oder Granulatform wird von der rotierenden Schnecke aus dem Fülltrichter eingezogen und verdichtet. Beim Durchwandern des von außen beheizten Zylinders wird die Formmasse aufgeschmolzen und gut durchgemischt (plastifiziert). Durch die Knetarbeit wird außerdem innere Wärme erzeugt. Die geförderte aufgeschmolzene Masse sammelt sich bei geschlossener Düse vor der Schnecke und drückt diese gegen den einstellbaren Staudruck zurück, bis die für den Spritzvorgang erforderliche Schmelzmenge vorhanden ist. Dann drückt die Schmelze mit dem entsprechenden Spritzdruck in einer Axialbewegung (wie ein Kolben wirkend) die Masse in das geschlossene und temperierte Werkzeug ein. In der Formhöhlung erstarrt die platifizierte Masse. Die dabei entstehende Volumenkontraktion (Verminderung) wird durch den Nachdruck ausgeglichen. Das fertige Formteil wird beim Öffnen des Werkzeuges durch einen Auswerfer ausgestoßen. Schwierigkeiten beim Entformen von Spritzgußteilen können durch Ändern der Werkzeugtemperaturen oder durch Verwenden von Trennmitteln (Einsprühen, Pudern) beseitigt werden.

Einfluß der Verarbeitungsbedingungen (Fehlermöglichkeiten beim Spritzgießen):
. Massetemperatur (Änderung der Schmelzviskose)
. Einspritzgeschwindigkeit (Auswirkung auf Formfüllung)
. Druckverlauf des Einspritz- und des Nachdrucks (Auswirkung auf Einfallstellen und Gratbildung)
. Werkzeugtemperatur (Auswirkung auf Eigenspannungen, Gefüge, Schwindung, Abkühlzeit).

18.3.1.2. Der Füllvorgang
Es wird eine Formfüllung durch Quellfluß angestrebt, das heißt, daß die Formmasse sich in die Form ausbreitet. Der Kunststoff fließt mit der Fließfront voran in die Form hinein. Er erstarrt von der Werkzeugwand weg zum Kern hin. Solange der Kern noch teigig ist, zieht er sich zusammen (= Volumenkontraktion), was aber mit Schmelze die von der Düse nachgedrückt wird ausgeglichen wird. Bei schlechten Bedingungen (Masse zäh oder zu kalt, Form zu kalt, falsche Zusammensetzung, ...) kann es zu Bindefehlern beim Erkalten kommen.


18.3.1.3. Die Nachbearbeitung
Der Anguß ist bei kleinen Formteilen kaum zusehen, muß aber bei großen Querschnitten mechanisch entfernt werden. Innere Spannungen können durch Lagern bei erhöhten Temperaturen (Tempern) abgebaut werden. Tempern verursacht Änderungen der Abmessungen und der Gestalt (Verzug).

18.3.1.4. Spritzgießen von Duroplasten
Duroplaste können wie Thermoplaste mit Schneckenspritzgießmaschinen verarbeitet werden, wobei Schnecke und Zylinder (Plastifiziereinheit) dem Fließ-Härtungsverhalten angepaßt werden müssen (nicht zu heiß). Das Werkzeug (die Form) muß außerdem heißer gehalten werden als die Spritzeinheit, damit die Masse dort aushärten kann. Gegebenenfalls kann anschließend auch in Abkühllehren gekühlt werden um einen Verzug zu vermeiden.
Es sind mehr Nacharbeiten notwendig, als bei Thermoplasten, da durch die niedrigere Viskosität (Zähflüssigkeit) eine höhere Gratbildung entsteht.

18.3.1.5. Sonderverfahren
. Beim Intrusionsverfahren spritzt man bei drehender Schnecke um dickwandigere Werkstücke zu gießen.
. Beim Spritzprägen wird an den Guß anschließend noch ein Prägehub in Axialrichtung ausgeübt, um den Verzug und die Eigenspannung zu vermindern.
. Beim Spritzgießen mit zwei Spritzeinheiten kann man für dir Werkstückwand einen exklusiveren Kunststoff verwenden als für den Kern (Sandwichkonstruktion), oder man kann zB.: zwei Farben in ein Werkstück gießen.


18.4. Pressen und Spritzpressen

Unter Pressen versteht man das Formen einer plastischen Masse durch Druckeinwirkung in einem Werkzeug. Grundsätzlich können thermoplastische und duroplastische Formmassen, sowie Elastomere verarbeitet werden. Da beim Pressen von Thermoplasten das Werkzeug zuerst geheizt und dann gekühlt werden muß, wird das Warmpressen für Thermoplaste nur selten angewandt. Bei duroplastische Formmassen wird das Warmpressen gegenüber dem Spritzgießen vorteilhaft eingesetzt, wenn Einlegeteile durch die Formmasse umpreßt werden müssen. Viele Formmassen lassen sich durch Warmpressen problemloser verarbeiten als durch Spritzgießen.
Pressen ist meist billiger als Spritzgießmaschinen, eine Automatisierung ist jedoch beim Spritzgießen wesentlich einfacher als beim Warmpressen. (Vorimprägnierte Papier- oder Gewebebahnen können beim Warmpressen und bei Schichtstoffen verarbeitet werden.)

18.4.1. Warmpressen (Verfahrensablauf)
Die richtig dosierte Formmasse wird, meist in Tablettenform, in das Hochfrequenzvorwärmgerät, und weiter in die vorgeheizte Form gebracht. Beim Schließen wird der Kunststoff bis zum plastischen Zustand erweicht. Auftretende Gase entweichen beim Öffnen der Form. Das heiße Formteil wird der Form entnommen und meist in Abkühllehren gelegt, um weniger Verzug zu bekommen.
Die Preßtemperatur beträgt 140°C - 170°C,

der Preßdruck 80bar - 300bar und
die Härtezeit für 2mm Wanddicke 30sek - 8o sek.


/18.04/ Warmpressen schematisch

Einfluß der Verarbeitungsbedingungen (Fehlermöglichkeiten beim Warmpressen):
. Vorwärmung (Auswirkung auf die Fließeingenschaften und Preßzeit)
. Preß- oder Werkzeugtemperatur (Auswirkung auf Formfüllung und Vernetzung = Festigkeit)
. Preßdruck (Auswirkung auf Formfüllung, Gefügeverdichtung, Dickentoleranz)
. Preß- oder Härtezeit (Auswirkung auf die Vernetzung)


18.4.1.2. Nachbehandlung
Wegen der kurzen Preßzeit sind die Teile oftmals nicht ausgehärtet, daher erfolgt eine Nachhärtung von 2-3 Stunden bei 120°C. Dabei findet eine Nachschwindung, oft auch Verzug, statt, weshalb Präzesionsteile im Werkzeug aushärten müssen. Der entstandene Preßgrat wird mechanisch mittels Gebläsereinigungsmaschinen entfernt.

18.4.2. Spritzpressen (Verfahrensablauf)
Beim Spritzpressen wird die vorgewärmte Preßmasse in den beheizten Spritzzylinder eingebracht, dann wird das Werkzeug geschlossen. Durch Bewegen des Spritzkolbens wird die plastifizierte Masse durch die Spritzkanäle in die Formhöhlungen des geschlossenen Werkzeugs eingespritzt. Die gegenüber dem Warmpressen wesentlich gleichmäßiger durchgewärmte Masse härtet schneller aus. Eine Überdosierung bewirkt beim Spritzpressen keine Wanddickenvergrößerung. Das Spritzpressverfahren ist besonders für Mehrfachwerkzeuge geeignet. Nachteile sind der höhere Formmassenverbrauch (Rückstände im Spritzzylinder) und vielfach die Füllstofforientierung. Die Verarbeitungsbedingungen wirken sich ähnlich aus wie beim Warmpressen.



18.5. Fertigungsgenauigkeit beim Spritzgießen und Pressen

Bei Kunststoffen gelten andere Toleranzen als bei Metallen. In DIN 16901 werden zwar Maße für Werkstücke angegeben (= für fertigungsbedingte Maßabweichungen), aber nicht für betriebs- oder umweltbedingte Abweichungen wie zB.: Nachschwindung, Quellung, oder Form-, Lage- oder Profilabweichungen. Die maßgebliche Abnahme erfolgt frühestens 24 Stunden nach der Herstellung des Teils.
Für die Festlegung der Toleranz ist auch die Lage des Formteil im Werkzeug wichtig. Man unterscheidet:
. werkzeuggebundene Maße (wenn das Maß nur in einer Werkzeughälfte liegt) und
. nicht werkzeuggebundene Maße (wenn das Maß zB.: in Öffnungsrichtung des Werkzeugs liegt, d.h. durch mehrere Werkzeughälften gebildet wird)

/18.05/ Werkzeugebundene und nichtwerkzeuggebundene Maße.

Dabei gilt, je enger die Toleranzen, desto teurer die Fertigung. Enge Toleranzen sind auch nicht sinnvoll, wenn die Umwelteinflüße nicht genau bekannt sind, bzw. stark schwanken.
Wegen der Verarbeitungsschwindung muß das Werkzeug mit größeren Maßen hergestellt werden:
Werkzeugmaß = Formteilmaß + Formteilmaß * Schwindungskennwert
WM = 25,0mm + 25,0mm * 0,375mm = 34,375mm
Dieser Wert ist der Wert für das Formmaß. (Meine Form ist WM groß.)

Einfluß auf die Verarbeitungsschwindung (VS) haben:
. Kunststoffart (amorphe (gestaltlose = nicht kristalline) Kunststoffe haben kleinere Schwindung als teilkristalline)
. Füllstoffe (Art, Form und Anteil, zB.: Glasfasern verlangsamen die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich)
. Gestalt des Formteils (Fließweg/Wanddickenverhältnis, Ausrundungen, Querschnittsübergänge)
. Angußart (bei Stangenguß ist eine kleinere Schwindung als bei Punktanguß)
. Verarbeitungsbedingungen (Massetemperatur, Druckverlauf, Spritzdruck/Nachdruck, Werkzeugtemperatur)
Es gibt trotzdem eine Nachschwindung (teilkristalline => Nachkristallisation, amorphe => Abbau von Eigenspannung) die durch tempern bei120°C abgebaut wird.
Eine Quellung tritt bei Wasseraufnahme oder Temperaturerhöhung ein.

18.6. Fertigungsgerechtes Gestalten von Formteilen

Gegenüber von Metallen sind nur wenig neue Gesichtspunkte zu berücksichtigen, höchsten bei einigen besonderen Fertigungsverfahren wie Hohlkörperblasen.
Beim Planen sind folgende Gesichtspunkte zu beachten:
. Bei komplizierten Formteilen sind oft mehrere Angüsse notwendig.
. Eine Konstruktion muß kunststoff-, funktions-, fertigungs- und montagegerecht, wirtschaftlich und formschön sein.
. Wanddicken sollten möglichst gleichmäßig sein, und wegen der Gefahr von Verzug und Einfallstellen keine Anhäufungen aufweisen.
Mindestwanddicken von 0,4mm bei Spritzgußteilen und 1mm bei Preßteilen. Je nach Fließfähigkeit des Kunststoffes sind Fließweg-Wanddickenverhältnis von bis zu 250:1 möglich. Aus Kostengründen sind Wanddicken maximal 10mm.
. Ausrundungen dienen zur Verminderung der Kerbwirkung und Spannnungskonzentration, sowie dem leichteren Fließen der Formmasse im Werkzeug.

/18.06/ Falsche und richtige Wanddickenverteilung (oben)
Radien beim Ausrunden (unten)

Verschieden Richtlinien zum Konstruieren von Formen (Werkzeugen):
. Aushebeschrägen sind für einwandfreies Entformen (aus der Form nehmen des Werkstückes) notwendig.
. Hinterschneidungen sind zu vermeiden, da sie das Werkzeug teurer machen und unheimlich kompliziert sind. Das Werkzeug muß zB.: zweigeteilt werden um das Werkstück entnehmen zu können.


. Seitliche Löcher und Durchbrüche bedeuten wegen Schiebern wie bei Hinterschneidungen höhere Kosten.
. Bei Sacklöchern und Nuten (einseitig gelagerte Kernstifte) gilt Länge=5*D, bei Durchgangslöchern L=15*D
. Versteifungen sind durch Verrippen, Wölben oder Profilieren möglich, aber auf die Einfallstellen durch Materialanhäufung ist zu achten.
. Randgestaltung ist aus Versteifungsgründen notwendig; auf Stapelbarkeit ist gegebenenfalls zu achten
. Griffflächen oder Griffleisten sind besser als Knöpfe; Rändelmuster ist nicht herzustellen.
. Gewinde sind zu vermeiden, besser den Rohling gewindeprägen oder bei spröden Kunststoffen hinterher gewindeschneiden. Wenn ein Gewinde später oftmals "benützt" wird sind Metalleinlegeteile von Vorteil.
. Einlegeteile können metallischer oder nichtmetallischer Natur sein. Nichtmetallische werden immer umspritzt während metallische direkt eingepreßt oder eingespritzt werden können oder nachträglich durch Wärme oder Ultraschall eingebracht werden können.

18.7. Extrudieren und Blasformen

Die thermoplastische Formmasse in Pulver- oder Granulatform wird von der ständig rotierenden Schnecke aus dem Fülltrichter eingezogen und verdichtet. Beim Durchwandern des von außen beheizten Zylinders wird die Formmasse aufgeschmolzen und gut durchgemischt (plastifiziert). Durch die Knetarbeit wird außerdem innere Wärme erzeugt. Durch den von der Schnecke aufgebauten Förderdruck wird die hochviskose Masse durch das Werkzeug ausgepreßt. Je nach Werkzeuggestalt entstehen Halbzeuge wie Profile, Rohre, Schläuche, Bänder, Folien,.... Beim Austritt aus dem Werkzeug (Düse) vergrößert die Masse wegen ihrer viskoseelastischen Eigenschaften die Querabmessungen, sie zeigt das sogenannte Schwellverhalten. Dies wird, so weit möglich, schon bei der Bemessung der Werkzeuge berücksichtigt. Die endgültige Profilform wird jedoch in nachgeschalteten Kalibriereinrichtungen bestimmt. Größtenteils werden thermoplastische Formmassen extrudiert.
Die extrudierbaren Formmassen müssen hochviskos, d.h. eine große mittlere Kettenlänge (hoher Polymerisationsgrad) aufweisen, damit der extrudierte Strang nach Verlassen der Düse in ausreichender Formstabilität abgezogen werden kann.

/18.07/ Extruder schematisch

18.7.1. Extrudierer

Zur Extrusionsanlage gehören:
. Extruder mit Profilwerkzeug,

. Kalibriereinrichtung,
. Kühlstrecke,

. Abzug mit Regeleinrichtung,
. ggf. Abläng- bzw. Aufwickeleinrichtungen.
Extruder sind häufig Bestandteile von kombinierten Verarbeitungsanlagen. Mit ihnen werden Hohlkörper (Extrusionsblasanlagen), Schlauchfolien (Folienblasanlagen), Ummantelungen, Mehrschichtfolien und andere Werkstücke erzeugt.


18.7.2. Hohlkörperblasen (Blasformen)
Die verschiedenen Verfahren dienen zur Herstellung von Hohlkörpern ohne Kern, die durch aufblasen entstehen, wie zB.: Flaschen, Kanister, Heizöltanks, Schwimmkörper, ...

Man unterscheidet folgende Verfahren:
. Extrusionsblasen: Der Vorformling wird als extrudierter Schlauch hergestellt und nachfolgend bei verschiedenartiger Anordnung des Blasdorns aufgeblasen. Die Formteile bekommen durch das Verschließen des Schlauchs (Quetschkanten im Werkzeug) eine Bodenschweißnaht.
. Spritzblasen: Vorformlinge werden durch Spritzgießen von napf- oder hülsenartigen Teilen hergestellt, die nachfolgend in einem zweiten Werkzeug zum endgültigen Hohlkörper aufgeblasen werden. Vorteilhaft ist, daß kein Abfall entsteht, keine Bodenschweißnaht auftritt und die spätere Wanddickenverteilung einfach festgelegt werden kann.
. Streckblasen: Das Verfahren kann als Extrusions- oder als Spritzgießstreckblasen durchgeführt werden. Dabei laufen die Blasverfahren so ab, daß vor oder mit dem Blasen der Vorformling längs gestreckt wird, sodaß im Endzustand, zusammen mit dem Blasen, eine biaxiale Streckung erfolgt.

18.8. Herstellen von Faserverstärkten Formteilen

Bei Verbundstoffen dient das Harz als Verbindungselement in der Matrix des Festigkeitsträgers (Glas- oder Kohlestoffaser). Solche Verbundwerkstoffe finden im Leichtbau bei hoher mechanischer Beanspruchung ihre Verwendung. Flächige Verbundwerkstoffe nennt man Laminate (Glasfasermatten).
Es gibt verschiedene Herstellungsverfahren.

!! Hier werden sie nur kurz aufgezählt, da in der FET-Maturaausarbeitung Frage 20 "Faserverstärkte !! Konstruktionsstoffe" unter Punkt "20.5 Herstellungsverfahren", alle Herstellungsverfahren genau !! beschrieben sind. Bitte dort für nähere Informationen nachlesen. (Hier zwar komplett aber nicht so !! genau.)


. Handauflegeverfahren
Dient zur Herstellung großer Teile in kleinen Stückzahlen. Die einzelnen Schichten werden in Harz getränkt und kalt oder warm ausgehärtet. Die auf der Form anliegende Fläche wird glatt, soll die andere Seite ebenfalls glatt werden, muß am Ende ein zweiter Formteil außen oder innen aufgelegt werden.
. Preßverfahren
Zur Herstellung großer Teile in großer Stückzahl. Es handelt sich hier um zweiteilige Pressen.
. Naßpressen und Warmpressen
Beim Naßpressen werden Glasfasermatten in die Form gelegt, mit Harz getränkt und beim Pressen entweicht die Luft. Beim Warmpressen ist die Form beheizbar.
. Rovingspannverfahren
Hier werden harzgetränkte Glasfaserbündel (Rovings) in Formwerkzeuge gelegt, und unter Vorspannung ausgehärtet. (Hubschrauberrotorblätter, Steuerflächen bei Flugzeugen, ...)
. Wickelverfahren
Die Rovings werden auf einen demontierbaren Kern aufgewickelt, und ausgehärtet. Hohlkörperherst.


. Faserspritzverfahren
Eine Masse aus geschnittenen Glasfasern und Harz wird mittles Druckluft auf die Form aufgespritzt.

. Profilziehverfahren
Dient zur Herstellung von Halzeugen wie Platten, Rohre, ... . Eine endlose Glasverstärkung wird durch eine Düse geformt, warm ausgehärtet, und geschnitten.
Durch Kombination von Hochfesten Decklaminaten und leichten Stützkernen wird eine Sandwichbauweise für Flugzeuge und Fahrzeuge erzeugt. Kalt ausgehärtete Gießharze sollten nachträglich noch getempert werden, um ihre Wärmestandfestigkeit und Festigkeit zu erhöhen.


18.9. Schäumen

Man unterscheidet zwei Arten beim Schäumen von Kunststoffen:
. Herstellung von geschäumten Blöcken
durchgehende Struktur, Platten werden hauptsächlich zur Wärmedämmung verwendet
. Herstellung von Strukturschaumformteilen
dichte Aussenhaut mit geschäumtem Kern, niedriges Gewicht
Es gibt verschiedene Möglichkeiten diese Schäume zu erzeugen:

. Thermoplastschaumguß - TSG
Masse wird mit einem Treibmittel, daß bei Erhitzung Treibgas bildet, bis zu 2% vermischt, und in die Form gespritzt. Beim Einspritzten, wird das Gas frei und treibt die Masse an den Formrand. Das Treibmittel im Kern schäumt den Kern auf.
. Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren - ICI-Verfahren
Wie TSG-Verfahren, nur daß zuerst eine Außenschicht eingespritzt, und ein Kern danach hineingeschäumt wird. Hat eine bessere Oberflächenqualität.

. Gasgegendruckverfahren
Im Werkzeug wird ein beim Einspritzten ein Gasdruck aufgebaut, der das Aufschäumen zunächst verhindert. Dadurch ergibt sich eine kompakte Randzone. Die Formteile haben eine höhere Dichte und bessere Oberflächenqualität.

. Reaktionsschaumguß - RSG
Man kann nicht wie bei den anderen Verfahren jeden Kunststoff verwenden, sondern nur Polyole. Als Zusatzkomponenten verwendet man Reaktionsbeschleuniger, Vernetzer, Treibmittel, Stabilisatoren und oft auch Flammschutzmittel. Dieses Gemisch schäumt dann im Werkzeug auf und bildet an der temperierten Außenwand eine dicke Außenhaut. Je nach Ausgangskomponenten können harte oder weiche PUR-Strukturschaumstoffteile hergestellt werden. Hohlräume (zB.: bei Kühlschränken,...) werden mit einem ähnlichen Verfahren ausgeschäumt.

18.10. Rotationsformen

Dieses Verfahren dient zur Herstellung nahtloser Hohlkörper ohne Kern, die auch ohne Öffnung sein können (Bojen). Es werden Kunststoffe wie PE und PA in Pulverform und mit guter Rieselfähigkeit und einer definierten Korngröße verwendet.
. Beim Schmelzrotationsformen wird das Pulver in heizbares Werkzeug eingefüllt, dieses erwärmt und gedreht. Dadurch schmilzt das Pulver überall gleichmäßig an der Wand. Durch die Schwindung kann das Werkstück hinterher leicht entnommen werden.
. Beim Rotationsformen mit gleichzeitiger Polymerisation können dickere Wandstärken erreicht werden.