Diamantähnliche Beschichtungen
für makelose Kunststoffe

		Wenn sich zwei Komponenten in einem System aneinander reiben, verschleißen die Komponenten und das System erhitzt sich. MAT - eine Firma in Dresden - entwickelte ein besonderes Verfahren zur diamantähnlichen Beschichtung von Lagern, die in den Kraftstoffpumpen des Space Shuttle eingesetzt werden. Diese Beschichtung basiert auf Kohlenstoff dessen Molekularstruktur der eines Diamanten ähnelt. Die Vorteile der Beschichtung liegen in der Beständigkeit gegen Verschleiß und Kratzer, der chemischen Stabilität und der Tatsache, daß die Reibung in mechanischen Systemen minimiert wird. Als Teil ihrer Arbeiten im Rahmen der Technologietransferinitiative INTRA organisiert die MST Aerospace regelmäßig Technologietransferforen für Firmen, die für die Raumfahrt Entwicklungsarbeiten leisten und für Unternehmen aus anderen Industriebereichen. 1995 ist anläßlich eines dieser Foren die Firma Kalle Pentaplast, die weltweiter Marktführer auf dem Gebiet von Kunststoffolien und Verpackungen ist, an MST Aerospace herangetreten, da sie Probleme bei der Herstellung von Klarsichtfolien hatte. Während der Produktion hatten sich immer wieder Rückstände in den Kunststoffolien abgelagert. MST Aerospace erkannte, daß die reibungsmindernde Diamantbeschichtung eingesetzt werden könnte, und hat daraufhin einen Transfer zwischen MAT und Kalle Pentaplast vermittelt. Kunststoffolien werden mit einem großen Walzwerk, dem sogenannten Kalander, hergestellt. Die Hauptkomponenten eines Kalanders schließen den Extruder ein, der das Polymermaterial mischt, sowie eine Reihe von Walzen, die den Kunststoff in dünne Platten oder Folien umformen. Das Kunststoffgranulat wird im Extruder geknetet und dadurch erhitzt, so daß es schmilzt und zu einer verformbaren Masse wird. Kernelement des Extruders ist eine Drehschnecke, die das Material mischt. Bevor das Beschichtungsverfahren angewandt wurde, blieb der Kunststoff gelegentlich aufgrund der Reibung in den Ecken der Schnecke kleben. Der an der erhitzten Drehschnecke haftende Kunststoff verkohlte im Laufe der Zeit, zerbröselte und mischte sich unter die Kunststoffmasse, so daß sich in den fertigen Folien schwarze Partikel zeigten. Kalle Pentaplast versuchte, die Haftung zu reduzieren, indem sie die Drehschnecke mit einer Vielzahl von Werkstoffen wie Titankeramik, das mit Teflon beschichtet wurde, überzogen haben, aber keine der Beschichtungen war wirksam genug, um die Partikelablagerung auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren. Kunden haben die "schmutzigen" Kunststoffolien reklamiert und dadurch sind die Kosten für Kalle Pentaplast gestiegen, besonders dann, wenn die in Auftrag gegebenen Arbeiten neu ausgeführt werden mußten, damit sie die Kundenspezifikationen erfüllten.
		Diamantene Ergebnisse
		Abb.: Diamantähnliche Beschichtungen an Drehschnecken in Kalandern können zur Erzeugung von makellosen Kunststoffen verwendet werden.
		Die Beschichtung der Drehschnecke mit einem Diamantfilm führte zu einer erheblichen Reduzierung der Rückstände. Nach einjähriger Testzeit hat sich gezeigt, daß die Reklamationen zurückgingen und der Folienproduzent durch diese Verbesserungen Einsparungen erzielen konnte. Ein weiterer Vorteil für die Firma ist, daß die Reduzierung der Reibung zwischen der beschichteten Drehschnecke und dem Plastikmaterial den Durchsatz des Kunststoffs in dem Extruder erhöht. Jeder Kalander kann ungefähr 10 bis 15 Prozent mehr produzieren als vorher. Die beim Einsatz der für die Raumfahrt entwickelten Beschichtungstechnik gewonnenen Erkenntnisse veranlaßten Kalle Pentaplast, die Umrüstung der eingesetzten Kalander im Hinblick auf oberflächenvergütete Extruderschnecken, die nunmehr chromiert werden, in Angriff zu nehmen. Wenn alle Kalander umgerüstet sind, kann der Technologienehmer, der weltweit 36 Kalander betreibt, eine Kostenersparnis von jährlich ca. 6 Mio. DM durch die geschilderte Qualitätssteigerung und ein zusätzliches Produktionspotential aufgrund der Durchsatzerhöhung von jährlich ca. 250 Mio. DM erwarten.