Thermoplast-Schaumspritzgießen mit gemeinsamer Granulat- und Gaszuführung

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Entwicklung und Erprobung eines anlagentechnisch einfachen Schäumverfahrens auf Basis der Vorbeladung von Kunststoffgranulat in einem Autoklaven vor dem Spritzgießen beschrieben. Zur Umsetzung dieses Verfahrens wird der gesamte Plastifizierzylinder einer Spritzgießmaschine unter einen Treibfluiddruck gesetzt. Durch die höhere Temperatur im Plastifizierzylinder kann ausreichend schnell genügend Treibfluid in den Kunststoff eindiffundieren, um ein Aufschäumen des Bauteils ohne lange Vorbeladungszeiten zu ermöglichen. Als Treibfluid kann jedes bei Raumtemperatur gasförmige Fluid bis zu dem Druck der Phasengrenze „flüssig-gasförmig“ verwendet werden. In verschiedenen Versuchsreihen werden die für das Schaumspritzgießen gängigen Inertgase Kohlenstoffdioxid (CO2) und Stickstoff (N2) unter einem Druck bis zu 50 bar untersucht. Um die Wirksamkeit des Schäumverfahrens aufzuzeigen, wird der Einfluss der Prozesseinstellungen auf die maximal erreichbare Gewichtsreduktion von spritzgegossenen Platten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch hohe Schmelzetemperaturen und schnell ansteigende Temperaturprofile in der Plastifiziereinheit höhere Gewichtsreduktionen erreicht werden können. Erwartungsgemäß steigt die erreichbare Gewichtsreduktion mit zunehmendem Treibfluiddruck. Die Treibwirkung von CO2 ist aufgrund der höheren Diffusionsgeschwindigkeit bei demselben Treibfluiddruck höher als die von N2. Obwohl ein Großteil des Treibfluids während der Dosierphase im Polymer gelöst wird, hat die Schneckenumfangsgeschwindigkeit nur einen sehr geringen Einfluss auf die Treibfluidbeladung. Die Analyse der Oberflächenqualität der hergestellten Proben hat ergeben, dass sich bei Verwendung von CO2 als Treibfluid glattere Oberflächen mit weniger Silberschlieren als bei der Verwendung von N2 erzielen lassen.