2K-Spritzgießen mit integrierter Plasmavorbehandlung: Die Lösung für PP-TPU-Verbunde

TPU auf PP wird möglich. Verbundfeste Hart-Weich-Kombinationen mit Openair-Plasma®

Ob in der Automobilindustrie, Medizintechnik oder bei Konsumartikeln: Formteile aus thermoplastischen Kunststoffen und thermoplastischen Elastomeren (Hart/Weich-Verbunde) vereinen steigende Ansprüche an Optik, Haptik und Funktion eines Bauteils. Ihre immer größere Verwendung rückt das Mehrkomponentenspritzgießen als Fertigungstechnik für Hart-Weich-Verbindungen zunehmend in den Fokus der Kunststoffverarbeitung.

Die Openair-Plasma® Technologie wird bereits erfolgreich im 2K-Spritzguss eingesetzt, um haftfeste Verbindungen herzustellen. Mit dem Ziel das Werkstoff-Spektrum zu erweitern und den Prozess zu rationalisieren, hat Plasmatreat zusammen mit der KTU Paderborn das InMould-Plasma® Verfahren entwickelt. Mit dem Verfahren können vielfältige Kunststoff-Kombinationen hergestellt werden, darunter bisher inkompatible Materialien wie PP mit TPU (Polypropylen/Thermoplastisches Polyurethan).

InMould-Plasma rationalisiert den 2K-Prozess

Das InMould-Plasma® Verfahren integriert die Plasmaaktivierung direkt in das Spritzgusswerkzeug. Der gesamte Fertigungszyklus wird so auf einen Prozessschritt reduziert. Zusätzliche Prozessschritte wie die separate Plasmabehandlung des Halbfertigteils, ein nachgeschalteter Klebprozess oder das Einlegen der zweiten Komponente (Dichtung) entfallen.

Integriertes, prozesssicheres Verfahren mit Drehtellertechnik für Deckel mit Dichtung

Die Integration der Plasmaaktivierung basiert beim dargestellten Demonstrator auf der bewährten Drehtellertechnik für 2-komponentige Bauteile. Das Werkzeug für das InMould-Plasma Verfahren ist mit drei Stationen konzipiert: 1. Fertigung des Vorspritzlings (Deckel), 2. Plasmaaktivierung, 3. Aufspritzen der Elastomer Komponente.

Demonstratorbauteil: Case Deckel mit Dichtung

Die Plasmabehandlung findet in einem werkzeugseitigen Aktivierungskanal statt. Eine Kombination aus leistungsstarker Plasmadüse und Absaugung bewirkt, dass das Plasma über die gesamte Länge des Kanals geführt wird. Das Plasma reagiert mit der überströmten Fläche des Grundkörpers und aktiviert diese sekundenschnell, bevor die Elastomer-Komponente aufgespritzt wird.

Zykluszeitneutrale Fertigung & vollständige Prozesskontrolle

Die Plasmabehandlung im InMould-Verfahren® erfolgt innerhalb nur weniger Sekunden* und damit üblicherweise zykluszeitneutral, da sie weniger Zeit benötigt als die Kühlzeit der beiden anderen Komponenten (Thermoplast-Grundkörper bzw. Elastomer-Komponente).

Für eine vollständige Prozesskontrolle wird der gesamte Plasmazyklus durch eine Plasma Control Unit (PCU) überwacht. Die Kontrolleinheit zeichnet die Plasmaleistung auf und regelt im Bedarfsfall nach.

*Spezifische Dauer ist abhängig von der Werkstoffkombination und Bauteilgeometrie.

Die kompakte Bauform macht die platzsparende Integration der Plasmadüse in das Spritzgießwerkzeug möglich. Die Aktivierung der Bauteiloberfläche erfolgt über einen abgeschlossenen Kanal im Werkzeug (rot).

Vorteile des InMould-Plasma® Verfahrens

+ Neue Materialkombinationen
Deutliche Verbesserung der Haftfestigkeit bei bisher unzureichend oder nicht haftenden Materialkombinationen. Erweiterung des Werkstoff-Spektrums wie PP+TPU, PBT+TPU bzw. TPE-S oder PC+TPE-S, ohne haftungsmodifizierende Additive, wodurch sich z.B. das Druckverformungsverhalten des Elastomeren verbessern lässt.

+ Sicherheit gegen Verlieren der Dichtung
Weichkomponenten wie Dichtungen verbleiben in ihrer Position und gewährleisten einen sicheren Montageprozess mit minimiertem Ausfallrisiko.

+ Qualität durch vollintegrierten und kontrollierten Prozess
Druck- und Temperatursensoren überwachen den Spritzgießprozess und kontrollieren die Plasmaaktivierung. InMould-Plasma bietet die Basis für einen technischen Prozess mit hoher Qualität, der rein über Prozessparameter monitoriert und kontrolliert werden kann.  

+ Ausstattung unterschiedlicher Werkzeugkonzepte
Drehteller, Schiebetische, Würfeltechnologie oder Wendeplatten – vielfältige Werkzeugkonzepte können mit InMould-Plasma Systemen ausgestattet werden. Der Prozess benötigt keine Maschinenzuhaltekraft und ist auch außerhalb des Bereiches zwischen den Werkzeugaufspannplatten einsatzbereit.

+ Erhöhte Designfreiheit
Weichkomponenten können dort aufgebracht werden, wo sie notwendig oder optimal platziert sind wie beispielsweise auf rotationssymmetrischen Bauteilen. Einschränkungen durch geometrische Vorgaben oder Verankerungen der Weichkomponente entfallen.

+ Reduzierte Produktionskosten
Produktion von Mehrkomponentenbauteilen in einem integrierten Prozess auf einer Spritzgießmaschine ohne Assembling-Prozess, umfassende Möglichkeiten zur Prozess- und Qualitätskontrolle, Verwendung günstiger Standardkunststoffe - die InMould-Plasma Technologie bietet vielfältige Ansätze für eine kosteneffiziente Produktion.

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