Abgestufte Beschichtungen für Innenwände von Schneckenzylindern
Bei dem Kunststoffextrusions- und Spritzgußverfahren werden die Ausgangsstoffe und Zusatzstoffe einem beheizten Zylinder zugeführt, in dem sich ein Schneckenkopf dreht, um die Materialien zu mischen und zu formen. Das Schneckenzylindersystem wird in erster Linie durch Verschleiss und Korrosionsprobleme beeinträchtigt. Der Grund hierfür ist die Reibung zwischen den Kunststoffmaterialien und der Schnecke mit der Zylinderinnenwand. Konventionelle Beschichtungen sind durchgehend einheitlich, mechanische und chemische Belastungen variieren jedoch entlang des Zylinders. Die am EU-finanzierten Projekt arbeitenden Forscher DEBACOAT (Development of high-performance barrels with innovative gradient coatings) gingen über die neueste Technik hinaus und entwickelten Schnecken- und Zylinderbeschichtungen, die ihrer Länge nach einen Zusammensetzungsgradienten aufweisen. Die Partner aus dem Industriesektor bauten zur Auswahl der geeignetsten Pulverbeschichtungen und Verarbeitungstechniken anstelle bestehender Versuch-und-Irrtum-Methoden auf eine wissensbasierte Methodologie. Basierend auf systematischen wissenschaftlichen Untersuchungen wurde ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen Materialien und Verfahren erzielt, um qualitativ hochwertige Beschichtungen zu erreichen. Es wurden Pulvermaterialien entsprechend deren chemischer Zusammensetzung, deren Mikrostruktur, deren mechanischer und chemischer Korrosionseigenschaften sowie derem Verhalten während der Verarbeitung beschrieben. Zu den Vorteilen einer abgestuften Beschichtung für bimetallische Zylinder zählen eine höhere Leistung und eine gesteigerte Verarbeitungseffizienz bei geringeren Auswirkungen auf die ursprünglichen Produktkonzepte. Das Team identifizierte Umweltbedenken, die es im Hinblick auf die Pulververarbeitung anzugehen gilt. Zu diesen zählt der Energieverbrauch, die Abfallproduktion, die Freisetzung von Partikeln in der Arbeitsumgebung sowie ein Mangel an Recyclingstrategien. Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um das erlangte Wissen auf den Industriesektor zu übertragen. Der anhand von Laborproben kalkulierte Rückgang der Verschleiss- und Korrosionsrate in Höhe von 20 % sollte die Lebensdauer um 20 % steigern und die Auswirkungen der Herstellungskette auf die Umwelt in gleichem Maße verringern. Die industriellen Projektpartner griffen auf EU-Mittel zurück, um die Flexibilität, Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit für deren Produktionsprozess zu verbessern. Die abgestuften DEBACOAT-Beschichtungen für Schneckenzylinder versprechen eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit kleiner und mittlerer Unternehmen im Bereich der Beschichtungsindustrie sowie dem Kunststoffverarbeitungssektor. Es wird damit gerechnet, dass diese Technik die Umweltfolgen von Extrusions- und Spritzgußverfahren verringert, indem der Energieverbrauch und der für Deponien bestimmte Abfall reduziert wird.
Schlüsselbegriffe
Schneckenzylinder, Schneckenextrusion, Schneckenspritzguß, plastikbasierte Produkte, abgestufte Beschichtungen
