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Verbesserte Formen für Kunststoffe

Ein EU-finanziertes Konsortium hat eine innovative Korrosions- und Verschleißschutztechnologie entwickelt, um die Funktionsfähigkeit von Formen zu verbessern, die zur Herstellung einer wichtigen Klasse von Kunststoffen verwendet werden.
Verbesserte Formen für Kunststoffe
Polymere sind in der Natur recht weit verbreitet. Diese langen Moleküle, die aus sich wiederholenden Einheiten (Monomere) bestehen, sind allgegenwärtig: Von der Zellulose in Pflanzenzellwänden, die Fasern für die menschliche Ernährung liefern, bis hin zu den Proteinen in unserem Körper, die alles und jedes wie die Augenfarbe und jegliche Veranlagungen beeinflussen.

"Plastik" - Kunststoffe - sind synthetische Polymere. Man verwendet sie für Produkte wie etwa durchsichtige Getränkeflaschen und Frühstücksbeutel, Regenmäntel und Duschvorhänge. Dabei sind Kunststoffflaschen recycelbar. Sie gehören zu einer Klasse von Werkstoffen mit der Bezeichnung Thermoplaste, wobei diese in ihren Eigenschaften veränderbar sind.

Thermoplaste können geschmolzen sowie durch verschiedene Formverfahren geformt, abgekühlt werden und aushärten. Nach dem Gebrauch können sie wieder eingeschmolzen und erneut verwendet werden, um neue Kunststoffprodukte (im Gegensatz zu Duroplasten, die nur einmal Gestalt annehmen können) zu formen.

Aluminium-Formwerkzeuge zur Thermoplastverarbeitung haben bereits zunehmend Verbreitung in der EU gefunden. Es hat sich erwiesen, dass sie im Verhältnis zu Stahlwerkzeugen Kosten, Zyklus- und Vorlaufzeiten sowie den Energieverbrauch reduzieren. Die Anwendungen sind jedoch durch die schlechtere Korrosions- und Verschleißbeständigkeit etwa eingeschränkt.

Bemühungen, diesen Einschränkungen durch Anodisieren (Erzeugen einer Oxidschicht aus dem gleichen Material auf der Oberseite) zu begegnen, erfüllten nicht die Erwartungen, da bei mechanischer Belastung bei relativ niedrigen Temperaturen im Vergleich zu den Prozessbedingungen Mikrorisse in den Formen entstanden.

Europäische Forscher initiierten auf dem Wege zur Kommerzialisierung einer vielversprechenden Anodisiertechnologie, die im Vereinigten Königreich von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) entwickelt wird, das Projekt ALAMO ("Development of innovative high performance anodised aluminium moulding tools for the thermoplastic processing sector to achieve competitive advantage"). Projektziel war deshalb die Fertigung von Thermoplastform-Verarbeitungswerkzeugen aus Aluminium mit stärkerer Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit und größerer Wärmeleitfähigkeit als sie herkömmliche Stahlformen aufweisen.

Diese Ziele konnten erreicht werden, wie ein abschließender Gesamtfunktionstest mit einem großen und komplizierten Formstück demonstrierte. Die Anodisierung hatte bei beiden ausgewählten Formverfahren keinen Effekt auf die Formeigenschaften, womit bestätigt wurde, dass verbesserte eine verbesserte Funktionsfähigkeit der Form nicht auf Kosten der Materialeigenschaften gehen muss.

In weiterer Forschung soll die Anodisierung für verschiedene Formgeometrien sowie Teilegrößen und -dicken optimiert werden. In dem Gesamtvorhaben liegt ein großes Potenzial auf eine verbesserte Wettbewerbsfähigkeit der mit der Herstellung von thermoplastischen Formausrüstungen befassten KMU in der EU verborgen.

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