Einfluss von thermo-mechanischen Betriebsbeanspruchungen auf die Belagbildungsneigung von beschichteten Stahloberflächen in Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Förderung: AiF/FGK

Laufzeit: 01/19 – 12/20

Abstract:
Für die mittelständischen Kunststoffverarbeiter sind störungsfreie und reproduzierbare Prozesse von grundlegender Bedeutung für deren Wirtschaftlichkeit. Eine nach wie vor weit verbreitete Ursache für Produktionsunterbrechungen und Ausschuss sind insbesondere Stippen und Beläge auf Werkzeug- und Maschinenoberflächen. Stippen bezeichnen hierbei störende Einschlüsse im Kunststoffmaterial, die verschieden Ursachen haben können. Bilden sich Beläge auf schmelzeführenden Maschinen und Werkzeugen findet kein Materialaustausch mit der strömenden Schmelze statt. In der Folge degradiert das Material und löst sich später unter den Scherkräften der darüber fließenden Schmelze in Form von Stippen unkontrolliert ab. Die Belagbildung ist ein Phänomen, für das bis heute keine verlässliche und zuverlässig wirksame Abhilfemaßnahme existiert. In der Praxis werden zur Vermeidung von Belägen häufig dünne Beschichtungen auf Maschinen- und Werkzeugoberflächen aufgebracht.

Im Rahmen zweier bereits durch die AiF geförderter Projekte (IGF 18561 N und 403ZN) konnten die Wirkmechanismen der Anhaftung und Belagbildung auf reinen sowie auf beschichteten Stahloberflächen systematisch auf experimentellem Wege untersucht werden. Der Fokus lag dabei insbesondere auf der frühen Phase der Anhaftung und Belagbildung polymerer Schmelze.

Im Rahmen dieses neuen durch die AiF geförderten Projektes (20333 N / 2) soll die Rolle der thermomechanischen Beanspruchung und der Reinigung von schmelze führenden Komponenten überprüft werden. Daraus sollen sich geeignete Richtlinien und Handlungsempfehlungen ableiten lassen. Dabei sollen die Richtlinien die thermomechanische Auslegung der Komponenten hinsichtlich zulässiger Deformation, die Auslegung der Schichtsysteme hinsichtlich einer ausreichenden Duktilität, sowie auch Empfehlungen zu Reinigungsprozessen umfassen.