Suchen

Transparente Kunststoffe Anspruchsvolle Polyolefine spritzgießen

| Autor / Redakteur: Jörg Schmütz, Burak Sivri und Tobias Jakob / Peter Königsreuther

Transparente Kunststoffkomponenten werden meist aus PMMA gefertigt. Es gibt jedoch auch spezielle Polyolefine, die gute optische Eigenschaften haben, deren problemlose Verarbeitung aber nur unter gewissen Aspekten gelingt. Was dazu beachtet werden muss, zeigt dieser Forschungsbericht.

Bild 3: Bewegliche Hälfte des Versuchswerkzeugs mit Angusssystem und erstarrtem Teil.
Bild 3: Bewegliche Hälfte des Versuchswerkzeugs mit Angusssystem und erstarrtem Teil.
(Bild: Beuth Hochschule)

Cycloolefinpolymere (COP) und -copolymere (COC) stehen bei der Herstellung optischer und medizintechnischer Produkte zunehmend im Wettbewerb zu den seit vielen Jahren üblichen transparenten Thermoplasten und Werkstoffen, wie Polymethylmethaacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC) respektive Glas. So zeichnen sich COC und COP bei optischen Komponenten (Linsen oder Streuscheiben) durch besonders gute Gebrauchseigenschaften wie eine geringe Wasseraufnahme und gute Temperaturbeständigkeit aus.

Vergleichende Verarbeitungstests sollen Unterschiede zeigen

Das prädestiniert diese Kunststoffe für den Einsatz in Mobiltelefonen, Tablet-Computern, LED-Leuchten oder Photovoltaikkomponenten. Die Herstellung medizinischer Produkte wie Einwegspritzen und spezielle Verpackungen gehört ebenfalls dazu.

Insbesondere beim Spritzgießen kleiner und mittlerer Serien stellt sich die Frage, ob diese neuartigen Materialien auch mit einfachen Mitteln auf universellen Spritzgießmaschinen verarbeitet werden können, wie sie in den meisten Produktionsbetrieben vorzufinden sind. Spritzgießversuche mit COC, COP und PMMA liefern hier wichtige Erkenntnisse für die industrielle Verarbeitung. Verwendet werden hier neben PMMA das (COC) Cycloolefincopolymer Topas 5013 S04 des Herstellers Topas Advanced Polymers GmbH aus Deutschland sowie das (COP) Cycloolefinpolymer Zeonex 330R der Zeon Corporation aus Japan.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 10 Bildern

Bei Produktionsexperten gelten COC und COP aufgrund ihres stark temperaturabhängigen Fließverhaltens im Vergleich zu PMMA als anspruchsvolle Polymere. Dieser Sachverhalt lässt sich durch Bestimmung der Schmelzmassenfließrate MFR bei verschiedenen Temperaturen bestätigen (Bild 2). Dabei wird ein Kunststoffstrang bei einer exakt geregelten Temperatur durch Auflegen eines Prüfgewichtes aus dem definierten Düsenquerschnitt eines vertikalen Prüfkolbens extrudiert, um die ausgetretene Kunststoffmenge pro Zeiteinheit zu bestimmen.

Wird die Temperatur bei COC von 230 auf 275 °C erhöht, so fließt bei gleicher Kolbenkraft die achtfache Menge, während sich die Schmelzmassenfließrate von COP im gleichen Temperaturintervall verdoppelt. Wesentlich träger verhält sich PMMA mit geringerer Massenfließrate bei beinahe doppelt so starkem Druck auf den Prüfkolben (Prüflast 3800 g).

Via Kaltkanalanguss ins beheizte Werkzeug spritzen

Diese Betrachtungen geben die Fließeigenschaften im Spritzgießwerkzeug, also für die Praxis, aber nur näherungsweise wieder, da sich die Temperaturen während der realen Formfüllung verändern. Trotzdem lässt die Fließrate darauf schließen, dass COC und COP aufgrund der niedrigen Viskosität besonders gut dafür geeignet erscheinen, fein strukturierte, dünnwandige Bauteile auch über lange Fließwege fehlerfrei herstellen zu können.

(ID:42787056)