Overmolding: Verarbeitung

Maschinenwahl

Soft-TPE von GLS eignen sich zum Overmolding auf „harten“ Kunststoffen sowie Metallen und anderen Substraten unter Einsatz mehrere Verfahrenstechniken, einschließlich:

• Insert-Molding
• Mehrkomponenten-Spritzgießen
• Spritzgießen mit Dreh- oder Pendeltisch

Die Verarbeitung sollte auf Schneckenkolbenmaschinen erfolgen. Weitere Empfehlungen:

• Schließkraft 21 bis 42 N pro Quadratmillimeter projizierter Fläche
• Universalschnecke mit Kompressionsverhältnis 2:1 bis 3:1
• Schussvolumen 25 bis 75 % der Zylinderkapazität
• Maximale Verweilzeit 8 bis 10 Minuten bei Verarbeitungstemperatur
• Maschinendüse mit kleiner Öffnung zur Schererwärmung der Schmelze beim Einspritzen
• Düsendurchmesser 1,6 bis 4,8 mm

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Vortrocknen

Zu hohe Feuchtigkeit im Overmolding-Material ebenso wie im oder auf dem Substrat kann die Adhäsionsfähigkeit beeinträchtigen. Versollan® Overmolding-Compounds müssen vorgetrocknet werden.

Bei Materialtypen, die vorgetrocknet werden müssen, sollte die Restfeuchte unter 0,1 % liegen. Für höchste Trocknungsleistung und hochwertige Formteile empfehlen sich vorzugsweise Trockenluft- oder Vakuumtrockner. Typische Trocknungsbedingungen sind 3 Stunden bei 54 bis 66 °C und einem Taupunkt von -40 °C.

Spezifische Trocknungstemperaturen und -zeiten finden Sie in den Datenblättern der jeweiligen Produkte.

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Einfärben

Der Farbmittelträger sollte mit dem gewählten Overmolding-Material kompatibel sein. Bei vielen Overmolding-Compounds von GLS kann der Einsatz eines Polyethylen-Trägers die Adhäsion beeinträchtigen. Auch hohe Wachsanteile im Farbkonzentrat können die Adhäsionskraft verringern.

Die gängigsten von GLS empfohlenen Farbkonzentraten basieren auf Trägern aus Polypropylen (PP) oder thermoplastischem Polyurethan (TPU). Um die Dispergierung zu erleichtern, sollte das Farbkonzentrat eine geringfügig niedrigere Viskosität (höheren Fließindex, MFI) als das TPE-Basiscompound haben.

Folgen Sie bei spezifischen Overmolding-Typen immer den Farbträgerempfehlungen im jeweiligen technischen Produktdatenblatt.

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Regenerat

Der Einsatz von Regenerat ist bei vielen Zweikomponentenanwendungen nicht akzeptabel. Sauberes TPE-Regenerat kann in Anteilen von bis zu 20 % eingesetzt werden. Höhere Anteile werden nur in schwarzen Materialien toleriert. In naturfarbenen, hellen oder transparenten Compounds sind Verunreinigungen oder Farbabweichungen leicht erkennbar, wenn nicht gezielt ausgeschlossen. Organische Pigmente für gelbe, rote, blaue und grüne Farbtöne neigen bei längeren Verweilzeiten oder höheren Regeneratanteilen eher zur Farbabweichungen. Achten Sie darauf, den Regeneratanteil konstant zu halten.

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Abspritzen

Spritzen Sie die Maschine nach Stillständen von >10 Minuten vor Wiederaufnahme der Produktion mit einem höherviskosen PP oder HDPE ab. Um Gratbildung hinter Schiebern oder Einsätzen zu vermeiden, starten Sie mit reduziertem Schussvolumen und nähern Sie sich dem Sollwert schrittweise an.

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Einspritzdruck und -geschwindigkeit

Die typischen, erforderlichen oder bewährten Einspritzdrücke liegen zwischen 4 und 40 bar. Um den Vorteil der Scherverdünnung zu nutzen, sollte die Einspritzgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass sich das Werkzeug innerhalb von 1 bis 3 Sekunden füllt.

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Schmelzetemperatur

Für optimale Adhäsionsfestigkeit sind oft höhere als die normalen Schmelzetemperaturen erforderlich. In einigen kritischen Fällen werden die Obergrenzen der Verarbeitungstemperatur für das TPE erreicht. Schmelzetemperaturen von 200 bis 235 °C sind hier durchaus gängig.

Um die Verweilzeit bei hohen Temperaturen zu minimieren, sollten die Temperaturen in den hinteren Zonen der Spritzeinheit so weit wie möglich reduziert und nur die vorderste Zone und die Düse auf der hohen Verarbeitungstemperatur gehalten werden.

Details zum Bestimmen der richtigen Zylindersolltemperaturen finden Sie in den jeweiligen technischen Produktdatenblättern.

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Substrattemperatur

Erhöhte Substrattemperaturen können die Adhäsion verbessern. Beim Insert-Molding lässt sich dies durch Vorwärmen des Substrats vor dem Einlegen in das Werkzeug bewerkstelligen. Das Vorwärmen kann auch mögliche Feuchtigkeit auf dem Substrat reduzieren und so die Adhäsion weiter verbessern.

Beim Zweikomponenten-Spritzgießen sollte die Zeit zwischen dem Einspritzen der ersten und der zweiten Komponente möglichst kurz gehalten werden, um die optimale Adhäsion sicherzustellen. Sie muss aber auch lang genug sein, damit das Substrat ausreichend Festigkeit entwickeln kann, um dem Einspritzdruck für das Overmolding-Compound zu widerstehen, nicht erneut aufzuschmelzen und sich nicht zu verziehen. Die Gesamtzykluszeit hängt von der Kühlzeit für die dicksten Wandbereiche ab sowie von der Zeit für das Drehen des Werkzeugs und ggf. für das Einlegen zusätzlicher Inserts.

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Werkzeugtemperatur

Damit das Werkzeug nicht schwitzt und kein Kondenswasser die Kavität verunreinigt sollten die Werkzeugtemperaturen über dem Taupunkt im Spritzgießbereich liegen. Für lange oder dünne Bereiche, die sich nicht durch gezielte Änderung anderer Spritzgießparameter zuverlässig füllen lassen, müssen die Werkzeugtemperaturen ggf. erhöht werden. Typisch sind 21 bis 65 °C.

Bei Auswerfersystemen mit Hebestangen kann die unterschiedliche Wärmeausdehnung des Werkzeugs zum Blockieren der Stange führen. Eine präzise Temperaturführung des Werkzeugs ist daher in diesen Fällen entscheidend.

SEBS-Compounds lösen sich von kühlen Oberflächen leichter als von warmen. Für die Verarbeitung von GLS-Compounds werden daher meist zwei Werkzeugtemperaturregler eingesetzt. Auf diese Weise kann die Temperatur der A-Hälfte gezielt reduziert werden, um das Hängenbleiben der Teile dort zu verhindern und das Auswerfen zu erleichtern.

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Kühlzeit

Die erforderlich Kühlzeit hängt von der Schmelzetemperatur, der Wandstärke des Formteils und der verfügbaren Kühlleistung ab. Härtere TPE-Typen konsolidieren sich im Werkzeug schneller als weichere und lassen sich leichter auswerfen. Overmolding-Teile brauchen länger zum Kühlen, da das Kunststoffsubstrat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat und das TPE nur von einer Seite gekühlt werden kann.

Overmolding-Anwendungen erfordern eine Kühlzeit von ca. 14 bis 16 Sekunden je Millimeter Wandstärke.

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Faktoren mit Einfluss auf die Adhäsion

Folgende Faktoren können sich auf die Adhäsion weicher Overmolding-TPE auf dem Substrat auswirken:

• Art des Substrats und Additive (Glasfaserverstärkung, Mineralfüller, Wärmestabilisiatoren, Schmiermittel)
• Art des Trägematerials für das Farbkonzentrat
• Feuchtikeit im Overmolding-Materials sowie im und auf dem Substrat
• Regeneratqualität und -anteil
• Sauberkeit, Vorbereitung und Vorwärmung des Substrats
• Prozessbedingungen (Schmelzetemperatur, Drücke, Einspritzgeschwindigkeit, Kühlzeit)
• Produktdesign und Werkzeugkonstruktion (insbesondere auch der Abschluss des TPE auf dem Substrat)

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