Der Einsatz von modifizierten Kunststoffen bzw. Elastomeren, um verbesserte mechanische und chemische Eigenschaften zu erlangen, bringt auch negative Begleiterscheinungen mit sich, die einer Lösung bedürfen.

Abrasiver Verschleiß, korrosiv wirkende Spaltprodukte, Kavitation, adhäsive Wechselwirkungen und erosiver Verschleiß sind Verschleißmechanismen, die durch Additive in den Kunststoffen hervorgerufen werden. Frühzeitiger Werkzeugausfall während des Produktionsprozesses ist die Folge. Der Ausbau und die Nacharbeit an den Werkzeugen führen in Verbindung mit den Unterbrechungszeiten zu einem deutlichen Anstieg der Produktionskosten. Sulzer Metaplas bietet hierfür mit der Kombinationsbehandlung aus Plasmanitrieren und der jeweiligen PVD-Hartstoffschicht ein effektives Werkzeug, das diesen Verschleißmechanismen entgegenwirkt. Enorme Einsparpotentiale und Rentabilitätssteigerungen gegenüber nicht beschichteten Werkzeugen sprechen für den Einsatz von beschichteten Werkzeugkomponenten.

Um den tribologischen Verschleißbeanspruchungen der Oberflächen entgegenzuwirken empfiehlt sich eine dem PVD-Beschichten vorgelagerte Plasmanitrierung. Das Plasmanitrieren ist eine klassische Randschichtwärmebehandlung, bei der durch die Eindiffusion von Stickstoff in einem Glimmentladungsplasma die Oberflächenhärte erhöht wird. Durch die Plasmanitrierschicht wird eine Stützfunktion für die anschließende PVD-Hartstoffschicht erzeugt, um der Hartstoffbeschichtung ein Optimum an Verschleissbeständigkeit zu verleihen. Die Plasmanitrierung gewährleistet, dass die Oberflächen der Plastifiziereinheiten die nötige Härte aufweisen und somit z.B. Glasfasern die dünnen Hartstoffschichten nicht durchstoßen.

Metaplas Hartstoffschichten werden durch die physikalische Abscheidung aus der Gasphase gebildet. Hierbei bewirken die Elektronenbindungskräfte eine ausgezeichnete Bindung zwischen Schicht und Substrat. Im Bereich der kunststoff- und elastomerverarbeitenden Industrie haben sich vor allem die klassischen Metaplas PVD-Hartstoffschichten TiN, CrN, CrN-Multilagen, CrN-mod sowie die Trockenschmierschicht W-C:H als Verschleißschutz bewährt. Anhand der Variantenvielfalt von Beschichtungen ist es möglich, den verschiedenen Anforderungen der Kunststoffverarbeitung zu entsprechen, wobei schon ab Temperaturen von 180°C beschichtet werden kann. Die Kombination von Plasmanitrieren und PVD-Beschichtung ermöglicht auch die Behandlung von Vergütungsstählen und weniger hoch härtbaren Warmarbeitsstählen. Die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffkerns, wie Zähigkeit und Rissunempfindlichkeit, bleiben bei diesem Prozess unverändert.

Die Auswahl der einzelnen Schichtsysteme richtet sich stark nach den zu verarbeitenden Kunststoffen bzw. Elastomeren und den einzelnen Parametern der Verarbeitungsprozesse. Mit einer speziell auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Beschichtung in Kombination mit der Wahl des richtigen Werkstoffs und einer fallweisen Plasmanitrierung lässt sich eine maximale Optimierung der Standzeiten und damit auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses realisieren. Das enorme Steigerungspotential der Standzeiten macht es unabdingbar, Beschichtungen bereits während der Konstruktionsphase von Werkzeugen zu berücksichtigen. Der positive Effekt wirkt sich auch auf andere Betriebsbereiche aus. Durch die gestiegene Produktionssicherheit steigt die Lieferzuverlässigkeit und die Wettbewerbsfähigkeit des gesamten Unternehmens.

Auf derK 2007: Halle 04 Stand C51