Statusbericht zum Projekt " Hinterspritzen von Dekorwerkstoffen III"

(PresseBox) (Lüdenscheid, ) Im Verbundprojekt "Hinterspritzen von Dekorwerkstoffen III" am Kunststoff-Institut Lüdenscheid werden Grundlagen erarbeitet, um eine Verbindung zwischen Kunststoff und hochwertigem Echtmaterial zu erzielen. Die Verbindung beruht dabei auf einem Stoffschluss zwischen den beiden Fügepartnern. Im Rahmen des erfolgreich abgeschlossenen Verbundprojektes "Hinterspritzen von Metallteilen II" konnten schon gute Ergebnisse beim Hinterspritzen von Aluminium- und Edelstahlblechen erreicht werden. Die zu Grunde liegenden Haftvermittlerlösungen werden bereits in verschiedenen Anwendungen erfolgreich eingesetzt. In Vorversuchen des damaligen Projekts wurde zudem das prozessintegrierte Abbilden von Symboliken auf das Dekor betrachtet. Hierbei werden Symboliken, die als Negativ in der Kavität vorliegen, während des Spritzgießprozess auf das Dekor übertragen, sodass ein separater Umformprozess entfallen kann.

Um den Wünschen und Erwartungen der Kunden gerecht zu werden, startete zum Anfang des Jahres 2011 das Folgeprojekt "Hinterspritzen von Dekorwerkstoffen III". Dabei soll dem Wunsch nach Individualität und Funktionalität eines Produktes in Form von hochwertigen Echtdekormaterialien Rechnung getragen werden. Um neue Werkstoffe zu untersuchen, wurde eine Recherche nach Dekoroberflächen durchgeführt. Materialien die innerhalb des Projekts nun u.a Verwendung finden sind Drahtgewebe, SmartTextiles, Schieferstein-, Holz- und Sandsteinfurniere sowie Leder und Lederfaserwerkstoff. Um die eingesetzten Dekore hierbei stoffschlüssig mit dem Kunststoff zu Verbinden muss sich Haftvermittlersystemen bedient werden. Darüber hinaus bietet eine "reaktive" oder raue Rückseite des Dekors die Möglichkeit direkt auf dieses, ohne den Einsatz von Haftvermittlern, anzuspritzen. Um für den Großteil der Dekore eine stoffschlüssige Verbindung realisieren zu können, wurde zu Beginn des Projektes eine Recherche nach geeigneten Haftvermittlern durchgeführt. Diese Systeme wurden an Hand ihrer chemischen Kompatibilität den Dekoren zugeordnet. Haftvermittler können hier sowohl als Folien wie auch als flüssige Systeme vorliegen. Um den Versuchsaufwand gering zu halten und eine Eignung der Haftvermittlerlösungen zu untersuchen, wurden Vorversuche durchgeführt. Hierzu wurden zunächst die zuvor definierten Haftvermittler rückseitig auf die Dekore appliziert. Nachfolgend wurden die beschichteten Dekore mit verschiedenen Kunststoffplättchen auf einer Transferpresse heiß verpresst. Nach der manuellen Prüfung der Verbundfestigkeit wurden die positiv bewerteten Kombinationen partiell im Spritzguss hinterspritzt. Hierzu wurden die zugeschnittenen Dekore, ähnlich wie in den Vorversuchen, halbseitig mit Haftvermittler beschichtet und anschließend mit vorher definierten Kunststoffen hinterspritzt. Die gewählten Spritzgießmassen waren bislang ABS, PA6 GF30 und PC.

Um die Festigkeit des Verbundes zu ermitteln (auch in Abhängigkeit des Bruchbilds), wurde bei allen Probekörpern spritzfrisch und nach einem Klimawechseltest eine Verbundfestigkeitsprüfung durchgeführt. Hierzu wird die Verbundfläche der Probekörper auf einer Zugprüfmaschine auf Scherung beansprucht.

Die erzielten Verbundfestigkeiten liegen oftmals auf einem derart hohen Niveau, dass es zu einem Kohäsionsbruch in einem der beiden Fügepartner bei der Verbundfestigkeitsprüfung kommt.

Neben der Prüfung weiterer Haftvermittler für das Hinterspritzen von metallischen Folien wird die prozessintegrierte Blechumformung vertiefend untersucht. Durch Vertiefungen in der Kavität wird das eingelegte plane Dekor (Aluminium oder Edelstahl) bei der Beaufschlagung durch den Schmelzedruck umgeformt und zudem mit dem Kunststoff stoffschlüssig verbunden. Ziel ist die Einsparung eines vorausgehenden Umformprozesses. Anwendungen für derart hinterspritzte Dekore bieten sich in diversen Marktsegmenten. Vom Einsatz im Automobilinterieur über die weiße- und braune Ware können verschiedene Unternehmen ihren Produkten eine einzigartige Optik durch ein unverwechselbares Design geben.

Neben der Legierung des Metalls und der Dicke des Blechs gilt es in weiteren Versuchen realisierbare Einzugsradien und Strukturhöhen für die einzusetzenden Dekore zu ermitteln. Hierzu wurde ein Versuchswerkzeug konzipiert, mit welchem die ausgewählten Dekore hinsichtlich den vorgenannten Einflussfaktoren untersucht und konstruktive sowie verfahrenstechnische Gesichtspunkte betracht werden können.

Durch den Entfall eines vorgeschalteten Umformprozesses können die Dekore direkt dem Spritzgießwerkzeug zugeführt werden, wo diese direkt hinterspritzt und evtl. ebenfalls einem Randbeschnitt unterzogen werden.

Neben den verfahrenstechnischen Vorteilen könnten durch das Abbilden von Strukturen/Symboliken eine Vielzahl von neuen Anwendungen umgesetzt werden. Funktionell lassen sich größere Bedienfelder in Kombination mit einer Hinterleuchtung, realisieren, bei denen jedem erhabenen Symbol rückseitig, durch Aussparungen in der Kunststoffkomponente, ein induktiver Sensor zugeordnet werden kann.

Das Verbinden von Naturmaterialien mit einem thermoplastischen Spritzgussteil, was ohne den Einsatz von Haftvermittlern zumeist nicht möglich ist, stellt eine Möglichkeit dar, neuartige Oberflächenoptiken und -haptiken zu generieren, die die Kaufentscheidung des Endkunden als Begeisterungsmerkmale beeinflussen.

Das Hinterspritzen von metallischen Blechen, durch erarbeitete Haftvermittlerlösungen mittlerweile nahezu Stand der Technik, ergänzt über eine prozessintegrierte Umformung, stellt ebenfalls eine Möglichkeit dar, hochwertige Bauteiloberflächen mit einem wirtschaftlichen Fertigungsprozess zu kombinieren.

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