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06. Mai 2004

Blasformen von TPU-Formhäuten

Die Kautex Textron GmbH & Co. KG, Bonn, und die Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, haben ein Blasform-Verfahren zur Herstellung großer Formhäute aus dem TPU Desmopan vorgestellt. Kautex wird die Häute unter dem Namen Blowskin vermarkten.

Wichtige potenzielle Anwendungen sind zum Beispiel Häute für Instrumententafeln und Türverkleidungen.
Den Markt dominieren vor allem Slushhäute aus PVC, die allerdings in der Kälte zur Versprödung neigen. Diese Neigung nimmt im Laufe der Alterung noch zu und tritt dann auch bei höheren Temperaturen auf. Dieses Verhalten ist besonders im Bereich von Airbag-Austritten problematisch. Slushhäute haben generell den Nachteil, dass ihre Herstellung durch Rotationssintern sehr energie- und zeit­intensiv ist. Die Formen werden kurz auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt, um das Slush-Pulver zu schmelzen, und dann zur Entnahme der Haut wieder stark abgekühlt. Die drastischen Temperaturwechsel führen bei den üblicherweise eingesetzten Nickelformen auf Dauer zu Oberflächenverschleiß, was kurze Standzeiten zur Folge hat. Akzeptable Zykluszeiten lassen sich nur erreichen, wenn die Slushhaut relativ heiß entnommen wird. Dann ist sie allerdings noch klebrig und empfindlich. Deshalb kann die Entformung nicht automatisiert durch Roboter erfolgen, was die Personalkosten in die Höhe treibt.

Neben PVC hat sich im Automobilmarkt vor allem aliphatisches Polyurethan als Werkstoff für Formhäute durchgesetzt. Dieses Material wird sowohl im Sprühverfahren als Duroplast und auch durch Slush-Prozesse als Thermoplast verarbeitet. Die PU-Sprühtechnologie benötigt allerdings wegen der Taktzeit von ca. 230 s eine hohe Anzahl von Werkzeugen. Außerdem können die Teile nur manuell aus der Form entnommen werden.

Dagegen hat das Blasformen vom Verfahren her mehrere Stärken. Das Auf­schmelzen des thermoplastischen Rohstoffs erfolgt kontinuierlich im Extruder. Der extrudierte Vorformling erhält im zweiten Verfahrensschritt seine Form. Er wird in einem kalten Werkzeug aufgeblasen, das keinen extremen Temperatu­r­wechseln ausgesetzt ist und daher wesentlich länger hält. Das Formteil kann automatisiert entnommen werden, weil es auf Raumtemperatur abgekühlt wurde und deshalb unempfindlich ist. Auf die Produktivität wirkt sich positiv aus, dass mit einem entsprechend ausgelegten Werkzeug zwei Fertigteile auf einmal herstellbar sind, indem das Formteil in zwei identische „Hälften“, zum Beispiel zwei Instrumententafelhäute, aufgeschnitten wird. In diesem Fall reduziert sich die Zykluszeit verglichen mit dem Rotationssintern von Slushhäuten um ca. 70 %. Außerdem lassen sich die Formkosten beim TPU-Blasformen wegen der wesentlich längeren Standzeiten stark verringern.

Zusätzlich profitiert der Kunde von den charakteristischen TPU-Stärken wie der hohen Witterungsbeständigkeit sowie Abrieb- und Kratzfestigkeit. Die bekannt­lich sehr gute Abbildegenauigkeit von TPU kann dank einer verfahrenstech­nischen Weiterentwicklung nun auch erstmals im Blasformprozess genutzt werden. So lassen sich mit dem Thermoplasten feinste Narbungen abbilden, was Freiheiten bei der Gestaltung von Oberflächen eröffnet. Außerdem können mit TPU dank der mechanischen Eigenschaften dünnere Häute gefertigt werden (unter 1 mm).

Bayer und Kautex überwanden noch eine weitere Hürde. So geht der Trend im Autoinnenraum zu helleren Farben, weshalb die Oberflächen lichtecht sein müssen. Dieses Problem konnte durch Verwendung zweier TPU-Klassen gelöst werden, die durch Coextrusion verarbeitet werden. Ein aromatisches TPU mit einer speziell eingestellten Schmelzestandfestigkeit dient als wirtschaftliches Trägermaterial. Ein UV-stabilisiertes und lichtechtes aliphatisches TPU bildet die sichtbare Oberfläche der Formhaut.

Kautex Textron und Bayer MaterialScience arbeiten daran, die Serienreife von Material und Herstellprozess zu erreichen. Ziel ist zunächst, Prinzipfreigaben von führenden OEMs zu bekommen und damit die Serientauglichkeit des Verfahrens nachzuweisen.

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