SKZ: Forschungsvorhaben zur Entwicklung innovativer Technologien zum Heizelementstumpf- und Infrarot-Schweißen von mineralgefüllten und faserverstärkten Kunststoffen

Mineralgefüllte bzw. faserverstärkte Kunststoffe zählen zu den wichtigsten polymeren Werkstoffen im Automobil-, Behälter- und Gerätebau. Dem Matrixmaterial werden hierbei während des Compoundierens zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder zur Reduzierung des polymeren Anteils und damit der Rohstoffkosten Füll- oder Verstärkungsstoffe wie Talkum, Carbonate, Silikate oder Fasern in verschiedenen Formen und Mengen zugesetzt. Durch die Verwendung von diversen verstärkenden Füllstoffen lassen sich je nach Art unter anderem die mechanischen Eigenschaften, die elektrische Leitfähigkeit, die Stabilisierung sowie die Maßhaltigkeit erhöhen.

In allen genannten Bereichen besteht hoher Bedarf, diese Materialien schnell, stoffschlüssig und unter Beibehaltung ihrer Eigenschaften verbinden zu können. Aufgrund der unerwünschten Querorientierung der Füllstoffe im Schweißnahtbereich und fehlender Prozesskenntnisse liegen die bisher erreichbaren Schweißnahtfestigkeiten allerdings deutlich unter den theoretisch möglichen.

Aus diesen Gründen sollen am Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes (Laufzeit: 01.10.2011 – 30.09.2013) innovative Fügewerkzeuge sowie adaptierte Bewegungs- und Druckverläufe für das Heizelementstumpf- und IR-Schweißen mineralgefüllter bzw. faserverstärkter Kunststoffe entwickelt werden. Das übergeordnete Ziel ist hierbei eine deutliche Verbesserung der Schweißnahtqualität dieser Werkstoffe.

Die zu entwickelnden Werkzeuge unterdrücken im Anwärm- und Fügeschritt die Wulstbildung, wodurch die Orientierung der Füllstoffe parallel zur Fügeebene reduziert und die Schweißnahtfestigkeit somit erhöht werden soll. Durch neuartige Bewegungsführungen während des Schweißprozesses (besonders während der Fügephase) kann zudem das Ineinanderfließen der Schmelzen im Nahtbereich beeinflusst werden. Weiterhin wird die Eignung von Folien als Schweißzusatz sowie der abrasive Einfluss der Füllstoffe auf die Heizelementbeschichtungen eingehender erforscht.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Markus Hoffmann
Friedrich-Bergius-Ring 22
97076 Würzburg
Tel: +49 931 4104-425
Fax: +49 931 4104-707
E-Mail: m.hoffmann@skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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