Willkommen in der Welt der Kunststoffverarbeitung

Trennmittelfreie IMC-Beschichtung Einsparung von nachträglichen Beschichtungsschritten bei der Herstellung von Kunststoffteilen FreiLacke: Hr. Morlock (Gruppenleiter Entwicklung Flüssiglack) FORMTEC: Hr. Dalinger (Projektleiter Hart- und Integralschaum)

September 2015

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Einführung Das In-Mould-Coating-Verfahren (IMC) ist ein Prozess, bei dem Kunststoffbauteile bereits während der Herstellung über Negativ-Formen direkt im Werkzeug beschichtet, d. h. lackiert werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann die nachträgliche zeit- und kostenintensive Lackierung der hergestellten Bauteile komplett entfallen, bzw. der Grundier- oder Füllerschritt eingespart werden.

Seit 2006 fertigt FORMTEC Bauteile im IMC-Verfahren, welche sich im Feld bewährt haben und nahezu reklamationsfrei laufen. September 2015

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Werkzeugtechnik und Auslegung -

Nur hinterschnittfreie Konturen

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Entformschrägen von min. 1,5°

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Oberfläche des Werkzeugs spiegelt das Bauteil wieder

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Durch Materialschrumpf leichten Orangenhaut-Effekt

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Material Aluminiumguss
für Hochglanzoberflächen ist ein härterer Aluminiumguss notwendig

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Anwendung Der Einsatz von IMC-Lacken ist in vielen Bereichen möglich bzw. schon realisiert. Sie finden Anwendungen im: − Sanitärbereich (z.B. Fertigung von Duschtassen) − Fahrzeugbau ( z.B. Stoßfänger, Dachaufbauten, Spoiler, … oder als Softvariante in Armaturenbrettern, Armauflagen, etc.) − Maschinenbau (z.B. Kühltruhen, etc.)

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Anwendung

Radlaufblende: 1,0 x 0,7 m Heckoberteil: 2,3 x 0,5 m September 2015

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Anwendung

Kühlerklappe: 1,2 x 1,4 m

September 2015

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Anwendung

Heckstoßfänger: 1,9 x 1,0 m Frontstoßfänger: 1,9 x 0,7 m Tiefe der Ausschnitte ca. 0,3 m Kotflügel: 1,2 x 0,8 m September 2015

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Fertigungsprozess Mögliche Fertigungsvarianten: a) Lackieren in eine geöffnete Negativform, anschließendes Hinterspritzen mit Trägermaterial in die offene Form b) Lackieren in die geöffnete Form, anschließendes Injizieren des Trägermaterials in die mittlerweile geschlossene Form (RIM-Verfahren) c) Komplett geschlossenes Verfahren, bei dem auch der Lack in die Form injiziert wird (nur mit 100%-Materialien möglich)

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Fertigungsprozess (Variante a) 1) Lackieren der beheizten Form (50-70°C)

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Fertigungsprozess (Variante a) 2) Hinterspritzen mit dem formgebenden glasfaserverstärkten PUR Sprühsystem

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Fertigungsprozess (Variante a) 3) Entformen des fertig lackierten Bauteils mit anschließendem Beschnitt

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Optik der fertigen Beschichtung Die Optik eines mittels IMC-Verfahren hergestellten Bauteils ist gleichwertig zu der eines konventionell lackierten. Hierbei sind folgende Regeln zu beachten: -

Glanzgrad wird hauptsächlich von der Form bestimmt => matte Form = matte Deckbeschichtung => hochglänzende Form = hochglänzende Beschichtung

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Bei Hochglanzanwendungen ist die richtige Auswahl des internen Trennmittels wichtig => Vermeidung von Schleierbildung

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Glanzgrade bis 90E im 20°Winkel realisierbar

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Problematiken Zum Teil wurden bisher bei solchen Verfahren externe Trennmittel wie z.B. Wachsdispersionen eingesetzt. Diese müssen in einem separaten Arbeitsschritt in die Form eingebracht und z.T. wieder auspoliert werden. Ebenso lagern sie sich an der Werkstückoberseite an und können bei einer späteren Überlackierung zu Problemen wie: − Benetzungsstörungen − Haftungsverlust der Deckbeschichtung führen. September 2015

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Lösung Durch die Verwendung von internen Trennmitteln wird die Überlackierbarkeit bei gleichzeitig guter Entformbarkeit nicht negativ beeinflusst. Ebenso entfällt der zusätzliche Arbeitsschritt für das Einbringen des externen Trennmittels. Einfaches Abreinigen der Schadstelle mit z.B. IPA-Wasser-Gemisch reicht im Reparaturfall völlig aus, so dass nicht großflächig angeschliffen werden muss.

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Vergleich von unterschiedlichen IMC-Systemen EFDEDUR-In-Mould-Coat UR1455 Polyacrylat, Isocyanat vernetzt

Freopur Gelcoat BD7342 Polyharnstoff, Isocyanat vernetzt

Festkörper

ca. 55 %

99,9%

Topfzeit

20 min - 90 min (je nach Einstellung)

10 s (bei 70°C)

Hochdruckanlage nötig

nein

ja

Lieferviskosität

40-50 s DIN 4mm

ca. 3000 mPas

Heißspritzen nötig

nein

ja (70°C)

Schichtdicke

30-100 µm

>/= 200 µm

Lacksystem chemische Basis

Zeit bis zur Überbeschichtung Selbsttrennend eingestellt September 2015

2-3 min ja

ja 15

Chemikalienbeständigkeit in Anlehnung an ISO 2812

UR1455

BD7342

Benzin

+

+

Diesel

+

+

Biodiesel

+

+

Motorenöl 10 W 40

+

+

Hydrauliköl HLP 4

+

+

NaOH 20% ig

+

+

H3PO4 20% ig

+

+

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+ = keine Veränderung 1 = sehr geringe Veränderung 2 = geringe Veränderung (wahrnehmbar) 3 = mittlere Veränderung (deutlich wahrnehmbar) 4 = starke Veränderung 5 = Lackschicht zerstört

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Wetterechtheit

UV-A-Beständigkeit EFDEDUR-In-Mould-Coat UR1455 (Acrylat)

Freopur Gelcoat BD7342 (Polyurea)

Gelcoat-Basis unges. Polyester

FarbtonFarbtonFarbtonRestglanz veränderung Restglanz veränderung Restglanz veränderung 240h

100%

dE 0,05

93%

dE 0,35

86%

dE 2,9

500h

98%

dE 0,1

88%

dE 0,92

83%

dE 4,7

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Beständigkeiten WOM-Test IMC-Lack UR1455 WOM-Test nach DIN EN ISO 11341 Verfahren 1A (Lichtechtheit)

Glanzverlauf 60 50 40 30

Farbtonveränderung

20 10 0 0

500

1000 1500 Prüfdauer in Stunden

2000 dE

Glanzeinheiten (60°)

70

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0

500

1000

1500

2000

Prüfdauer in Stunden

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Beständigkeiten IMC-Lack UR1455

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Beständigkeiten IMC-Lack UR1455

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Beständigkeiten IMC-Lack UR1455

Dampfstrahltest Dauer 90s Temperatur 80°C Druck 100 bar Winkel 90°

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Nachteile von intern getrennten IMC-Beschichtungen -

-

Bei Arbeitsbeginn muss die Form gereinigt werden, da Reste aus internem Trennmittel und Isocyanat nach Reaktion mit Luftsauerstoff einen haftungsverbessernden Effekt haben => Entformbarkeit nicht mehr gegeben Metallicfarbtöne bis jetzt nur bedingt machbar Schlechtere Entformbarkeit bei Soft-Beschichtungen Lackieranlagentechnik (Absaugung) muss an die Teileherstellung verlagert (installiert) werden Form muss top gepflegt sein, da sich jede Schadstelle der Form im Lackbild abzeichnet

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Vorteile von intern getrennten IMC-Beschichtungen -

Kein externes Trennmittel mehr nötig Trennwirkung vergleichbar zu externen Trennmitteln Überlackierbarkeit auch ohne Anschleifen gegeben

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Wegfall der nachträglichen Lackierung und der einhergehenden Kosten bzw. einsparen der Füllerschicht => Matt- und Hochglanz-Lackierungen mit einem Lacksystem möglich, da der Glanzgrad von der Form abhängt Alle gängigen Uni-Farbtöne realisierbar

-

Beständigkeiten vergleichbar zu klassisch beschichteten Teilen: z. B. Glasfaserverstärkte Kunststoffteile (GfK) haben ein erheblich verbessertes Vergilbungsverhalten unter Witterungseinfluss.

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Wirtschaftliche Aspekte beim IMC Lackieren

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Kleinserien von verschiedenen Farben möglich

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Ersatz der Lackierkosten

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Grundierung im IMC herstellbar, erspart eine aufwendige nachträgliche Grundierung der Bauteile

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Geringe Werkzeugkosten

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Werkzeuge jederzeit nachpolierbar

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

www.formtec-kunststoffe.de

www.freilacke.de