Rückstandsfreies Entformen von PUR-Bauteilen

Eine sicheres und vor allem trennmittelfreies Entformen ermöglicht das sogenannte Release-Plas-Trennschichtsystem, das das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in einem Gemeinschaftsprojekt mit Partner aus der Industrie entwickelte. Ein Additiv bringt jetzt auch PUR-Bauteile dazu, sich rückstandslos aus der Form zu lösen. (Bildquelle: Fraunhofer IFAM/Wolfgang Hielscher)

Unter praxisnahen Verarbeitungsbedingungen indentifierten die Wissenschaftler PUR-Modellrezepturen, die beim Entformen keine Ablagerungen auf der permanenten Trennschicht hinterlassen. Die Projektergebnisse zeigen, dass insbesondere das Polyol und der verwendete Katalysator Einfluss auf das Entformungsverhalten haben. Darüber hinaus identifizierten die Forscher ein Additiv, das die Entformbarkeit der getesteten PUR-Rezepturen in Kombination mit der Release-Plas-Trennschicht für schlecht trennende Systeme verbessert. Es wirkt dabei nicht wie ein herkömmliches internes Trennmittel, da es nach aktuellem Kenntnisstand nicht aus dem Bauteil migriert. Das Additiv wird in die molekulare Struktur des PUR eingebunden, was zu höheren Werkzeugstandzeiten führt. Die Erkenntnis, dass ein geringer Unterschied der Formtemperatur wesentlich geringere Trennkräfte bewirkt, muss der Anwender ebenfalls im Fertigungsprozess berücksichtigen.

Damit lösten die Fraunhofer Forscher das Problem, dass in der Polyurethan-Verarbeitung permanente Trennschichten bisher nicht die gewünschten Vorteile gegenüber konventionellen Trennmitteln boten. In der Regel bestand keine ausreichende Langzeitstabilität der Trennwirkung, sodass hier kostenintensive Reinigungen und Wiederbeschichtungen notwendig waren. Zum Trennverhalten reaktiver Polyurethane auf permanenten Trennschichten zeigte sich bislang, dass die Entformungseigenschaften in Abhängigkeit vom verwendeten PUR-System stark variierten. Ablagerungen auf der Trennschichtoberfläche führten zum Versagen der Trennwirkung, was im Laufe weniger Entformungszyklen eintrat, wodurch die Haftkräfte zunahmen.

Durch chemische und physikalische Analysen sowie oberflächentechnische Untersuchungen fanden die Fraunhofer IFAM-Forscher den Grund für das Versagen des Trennmechanismus heraus: Neben dem angestrebten Adhäsionsbruch zwischen Bauteil und Werkzeugoberfläche kommt es auch zu einem Kohäsionsbruch in der oberflächennahen Grenzschicht des Bauteils (Interphase). Diese zum Zeitpunkt der Entformung nicht ausreichend stabile Interphase des PUR bewirkt, dass nanofeine Ablagerungen auf der Oberfläche des Werkzeugs verbleiben.

(dl)