Die Kunststoffverarbeitung beschreibt die Fertigung von Formteilen, Halbzeugen, Folien, Fasern und anderen Erzeugnissen aus Kunststoff.
Dabei werden die Kunststoffe üblicherweise als Granulat, Pulver, Folie oder in Form von Platten und Stäben angeliefert und in verschiedenen Verfahren verarbeitet.
Wenn aus formlosen Stoffen wie Pulver oder Schmelzen feste Körper entstehen, wird von Urformverfahren gesprochen. Bei den Thermoplasten gehört das Urformen zu den wichtigsten Verfahren der Formgebung. Duroplasten wiederum können ausschließlich durch Urformverfahren verarbeitet werden. Umformverfahren sind bei Duroplasten nicht möglich.
Die am häufigsten verwendeten Techniken in der Kunststoffverarbeitung sind das Spritzgießen und die Extrusion. Doch neben vielen anderen Technologien kennt die Kunststofftechnik auch das Gießen.
Gießen im Bereich der Kunststofftechnik steht für Verfahren, bei denen flüssiger Kunststoff allein unter Einfluss der Schwerkraft verarbeitet wird. Der Kunststoff wird dabei in offene oder geschlossene Werkzeuge gegossen, ohne dass Druck zur Formfüllung im Spiel ist. Wir stellen Ihnen einige Verfahren zum Gießen von Kunststoffen vor!
Das Schüttsintern
Beim Schüttsintern handelt es sich um ein spezielles Gießverfahren für Kunststoff. Dabei wird ein Hohlraum vollständig mit thermoplastischem Pulver befüllt und eine gewisse Zeit lang im Ofen aufgeheizt. Durch den Wärmeeinfluss verflüssigt sich das Kunststoffpulver an den Wandungen der Form, während sich das übrige Pulver nicht verändert.
Daraufhin kann das Pulver, das nicht angeschmolzen ist, aus der Form geschüttet werden. Um die Oberfläche des Kunststoffteils zu glätten, wird die Form anschließend ein weiteres Mal aufgeheizt. Danach kühlt das Werkzeug ab und das Kunststoffteil kann aus der Form genommen werden.
Das Schüttsintern von Kunststoff wird in erster Linie dann angewendet, wenn große Hohlteile hergestellt werden sollen. Vor allem bei Prototypen oder kleinen Stückzahlen ist das Verfahren kostengünstiger als der Spritzguss oder das Blasformen.
Die Kostenersparnis ergibt sich beim Schüttsintern daraus, dass wegen der drucklosen Formfüllung einfache Werkzeuge genügen.
Das Rotationsformen
Das Rotationsformen wird auch als Rotomolding bezeichnet. Kommt ein thermoplastischer Kunststoff in Pulverform zum Einsatz, wird alternativ vom Sinterrotieren oder Rotationssintern gesprochen, bei der Verwendung von Gießharzen als Werkstoff vom Schleudergießen. Das Verfahren wird angewendet, um Hohlkörper aus Kunststoff herzustellen.
Dabei wird flüssiger Kunststoff oder Kunststoffpulver in einem rotierenden Werkzeug zum Bauteil geformt.
Wird beim Rotationsformen ein Gießharz verwendet, wird es in das Formwerkzeug gegossen. Ein thermoplastisches Kunststoffpulver hingegen wird schichtweise in das Werkzeug eingefüllt, verdichtet und durch Hitze aufgeschmolzen. Die Rotation bewirkt, dass die Zentrifugalkraft den flüssigen Kunststoff an die Wand des Werkzeugs drückt. Nach dem Erstarren bildet der Kunststoff die Form des Werkzeugs ab.
Die Werkzeuge sind dünnwandige Hohlkörperformen. Die Rotation erfolgt entweder über eine Achse oder durch eine biaxiale Rotation. Im Ergebnis entstehen nahtlose Bauteile mit gleichmäßigen Wandstärken von zwei bis 15 Millimetern.
Im Vergleich zum Spritzguss und Blasformen sind die Werkzeuge einfacher und dadurch kostengünstiger. Deshalb ist das Rotationsformen vor allem bei kleinen Serien wirtschaftlich. Hergestellt werden Hohlteile wie Tanks und Behälter, aber zum Beispiel auch Freizeit- und Wassersportartikel.
Das Foliengießen
Die Herstellung von Gießfolien basiert auf einem simplen Prinzip: Ein Kunststoffgranulat wird durch ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch verflüssigt. Auf diese Weise entsteht eine zähe, gießbare Kunststoffmasse.
Die Gießmasse wird dann auf eine waagerechte Metalloberfläche gegossen und breitet sich darauf gleichmäßig aus. Anschließend verdunstet das Lösungsmittel und die Gießmasse härtet auf der Unterlage aus.
Die Gießmasse wird in einem Rührwerk aus Polymeren, Lösungsmitteln und Additiven gemischt. In einem präzise abgestimmten Zyklus, der sich über mehrere Stunden erstrecken kann und sowohl das Rühren als auch die Temperaturen genau einhält, entsteht eine hochviskose Gießmasse. Oft wird dieser Gießkunststoff, der auch als Lack bezeichnet wird, vor dem Vergießen noch einmal gefiltert.
Die eigentliche Folienherstellung erfolgt kontinuierlich mit einer Band- oder Trommelgießmaschine. Dabei wird die Gießmasse auf ein laufendes Band oder in eine rotierende Trommel gegossen. Durch gezielte Wärmezufuhr verdunstet das Lösungsmittel und die Kunststofffolie entsteht.
Das Band oder die Trommel befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse, in das zusätzlich Trockenluft eingeleitet wird. Die fertige Folie wird dann entweder auf einen Träger aufgewickelt oder nach Kundenwunsch konfektioniert.
Gegossene Folien kennzeichnen sich durch eine gleichmäßige, orientierungsfreie Struktur. Außerdem sind ihre Kristallisationsgrade mitunter höher.
Das Gießen von Duroplasten
Beim Gießen von Duroplasten kommen hauptsächlich Epoxidharze zum Einsatz, aber auch Polyurethan und andere Kunstharze. Die Besonderheit von Duroplasten besteht darin, dass sie nicht mehr aufgeschmolzen und umgeformt werden können, wenn sie einmal ausgehärtet sind.
Das Ausgangsmaterial sind zwei oder mehr flüssige Reaktionspartner, die homogen miteinander vermischt werden. Dadurch entsteht ein reaktives Gemisch, das in eine Form gegossen wird.
Je nach Werkstoff und Bauteil kann die Formfüllung durch ein Vakuum unterstützt werden. Das Gemisch reagiert zu einem duroplastischen Kunststoff und härtet in der Form aus. Anschließend kann das Formteil entformt, bei Bedarf im Wärmeschrank nachgehärtet und nachbearbeitet werden.