Pressintern und Schälen von GUR^® (PE-UHMW)

Aufgrund der sehr hohen Schmelzviskosität von GUR^® PE-UHMW lassen sich herkömmliche Verarbeitungsverfahren wie Schneckenextrusion oder Spritzguss nicht ohne weiteres anwenden. Das am häufigsten eingesetzte Verfahren ist das Presssintern von Pulver zu Platten in Hydraulikpressen z.T. mit mehreren Öffnungen, die mit Heiz- und Kühlkanälen versehen sind.

GUR PE-UHMW weist eine durchschnittliche Schüttdichte von 0,45 g/cm³ gegenüber einem spezifischen Gewicht von 0,93 g/cm³ der Fertigplatte auf. Daher beträgt die Pulverfüllhöhe normalerweise das 2,0- bis 2,2fache der gewünschten Plattendicke. Zur Erzielung einer optimalen Kombination von Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit und Schlagzähigkeit werden für das Formpressen als Verarbeitungsbedingungen eine Plattenkerntemperatur (an der Mittellinie) von 190 bis 200 °C und ein Druck von 70 bis 100 bar empfohlen.

Die Formpresse sollte über die gesamte Pressfläche einen Mindestdruck von 70 bar ausüben können und überdimensioniert sein, um eine 6- bis 12-prozentige Schwindung zwischen dem ersten Pressen und der fertigen Platte zu berücksichtigen. Die Formen sollten aus gehärtetem Metall bestehen. Der Größenunterschied zwischen den Formsegmenten sollte etwa 0,05 mm betragen, um ein Stauben beim Schließen des Werkzeugs zu vermeiden. Die Werkzeugoberflächen sollten zum Schutz vor Korrosion verchromt sein. Zur Erzielung einer optimalen Oberflächengüte sollten die Werkzeuge möglichst glatt sein, in einigen Fällen kann jedoch auch eine leichte Strukturierung erwünscht sein, um das Anhaften des Kunststoffs am Werkzeug zu verringern. Silikon (Polysiloxan) oder Calciumstearat können als Formentrennmittel verwendet werden. Zur gleichmäßigen Druckverteilung empfiehlt sich der Einsatz von mehreren Hydraulikdruckzylindern. Zum Erwärmen des Werkzeugs wird in der Regel ein Wärmeträgeröl und zur Kühlung Wasser verwendet. Die Betriebstemperatur der Heizplatten liegt meist 10 °C über der gewünschten Kerntemperatur.

Das Pressintern von GUR umfasst normalerweise die folgenden Verarbeitungsschritte:

1. Vorbereiten der Werkzeug- bzw. Formplatten.
2. Füllen des Werkzeugs mit dem Kunststoff [Wiegen und Glattstreichen].
3. Austreiben der Luft aus dem Werkzeug mit einem Druck von 100 bar ohne Wärmezufuhr.
4. Verringern des Drucks auf etwa 50 bar und Beginn der Heizphase (die Sinterdauer beträgt etwa 1 Stunde pro 10 mm Plattendicke).
5. Erhöhen des Drucks auf 100 bar und Beginn der Kühlphase (die Kühlzeit beträgt etwa 50 % der Sinterdauer).
6. Verringern des Drucks auf 0 und anschließendes Öffnen des Werkzeugs.

Da sich PE-UHMW über seinem Schmelzpunkt von 135 °C nicht verflüssigt, kommt es weder zum Vermischen noch zum Fließen im Ausgangsmaterial, so dass eventuelle Pigmente und/oder Stabilisatoren vor dem Befüllen des Werkzeugs sehr sorgfältig und gleichmäßig verteilt werden müssen. Dazu sind verschiedene Mischertypen geeignet.Mischer mit hoher Intensität wie etwa der Henschel-Mischer werden zum schnellen Einarbeiten und Verteilen von Bestandteilen und Zusatzstoffen verwendet. Auch Mischer wie Bandmischer, Zementmischer oder Trommelmischer, die nach anderen Prinzipien arbeiten, sind zu diesem Zweck gut geeignet. Die Wahl der entsprechenden Ausrüstung sollte nach einer gründlichen Prüfung der Testergebnisse erfolgen.

Neben dem Presssintern von GUR-Platten besteht auch die Möglichkeit, Formteile oder Vorformlinge direkt aus Pulver zu pressen ("Direct Compression Molding").