Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Aluminiumdruckguss werden wassermischbare Formtrennmittel auf Siloxanbasis verwendet, deren R\u00fcckst\u00e4nde auf den Gussteiloberfl\u00e4chen eine nachfolgende Beschichtung erschweren und nur durch umweltbelastende Reinigungsverfahren unter Verwendung chlorierter Kohlenwasserstoffe entfernt werden k\u00f6nnen. Ziel des Projekts war es, die Minimierung oder Eliminierung dieser R\u00fcckst\u00e4nde durch Modifikation der Trennstoffe. Dar\u00fcber hinaus sollten durch h\u00f6here Wirkstoffkonzentrationen Transport- und Lagerkosten sowie Verpackungsmaterial eingespart werden. Es sollten lagerstabile Tenside auf Basis nachwachsender Rohstoffe eingesetzt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Extraktion und Analyse der auf den Metalloberfl\u00e4chen befindlichen R\u00fcckst\u00e4nde. 2. Analyse der beim Druckgie\u00dfen auftretenden gasf\u00f6rmigen Emissionen. 3. Durchf\u00fchrung modellhafter Thermolyseversuche, um das Entstehen der R\u00fcckst\u00e4nde besser zu verstehen. 4. Gezielte Modifikation ausgew\u00e4hlter Trennstoffe, die unter Mitwirkung der Forschungsinstitute vom Trennstoffhersteller formuliert wurden. Zur Strukturaufkl\u00e4rung der Zersetzungsprodukte wurden spektroskopische Methoden wie Kernresonanz-spektroskopie (1H-, 13C-, 29Si-NMR), Infrarot-spektroskopie sowie Massenspektrometrie eingesetzt. Der Einfluss der festen Trennstoffzersetzungsprodukte auf eine nachfolgende Bearbeitung wurde mit Hilfe der Lackhaftung quantifiziert.
\nParallel dazu wurden die Trennstoffe am Institut f\u00fcr Schwei\u00dftechnik im praktischen Versuch \u00fcberpr\u00fcft. Ein positiv bewerteter Trennstoff wurde in einem Gie\u00dfereibetrieb unter industriellen Fertigungsbedingungen im Dauereinsatz getestet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ein neuer, nach \u00f6kologischen Aspekten optimierter Formtrennstoff f\u00fcr den Aluminium-Druckguss entwickelt. Die Eignung des neuen Trennstoffs wurde zun\u00e4chst an der Forschungsdruckgussmaschine im Institut f\u00fcr Schwei\u00dftechnik und sp\u00e4ter in der Produktion bei der Fa. R\u00f6ders Druckguss, Soltau, nachgewiesen. Diese Neuentwicklung wurde vom Institut f\u00fcr Organische Chemie in Zusammenarbeit mit der Fa. ACMOS-Chemie, Bremen bez\u00fcglich Formtrennstoffr\u00fcckst\u00e4nden auf den Druckgussteilen, fl\u00fcchtiger Zersetzungsprodukte und Transportvolumen hin optimiert, ohne die Gebrauchseigenschaften wie Trennwirkung und Begasung zu beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n
Um dieses Ziel zu erreichen wurden Arbeiten in zwei Hauptrichtungen durchgef\u00fchrt: zum einen wurden Lackhaftungstest durchgef\u00fchrt, um die R\u00fcckstandsmenge auf dem Druckgussteil zu minimieren und eine Beeintr\u00e4chtigung der nachfolgenden Weiterverarbeitung auszuschlie\u00dfen und zum zweiten wurden die fl\u00fcchtigen Zersetzungsprodukte der Formtrennstoffe untersucht.<\/p>\n
Polysiloxane stellen die Hauptkomponenten der handels\u00fcblichen modernen Formtrennstoffen f\u00fcr den Aluminium-Druckguss dar. Entsprechend wurde diesem Bestandteil das Hauptaugenmerk geschenkt. Es wurden 19 verschiedene Polysiloxane hinsichtlich ihrer Lackhaftung und R\u00fcckstandsmenge untersucht. Die Lackhaftungstest zeigen, dass es sehr gro\u00dfe Unterschiede selbst zwischen strukturell verwandten Polysiloxanen gibt. Weiterhin musste festgestellt werden, dass in jedem untersuchten Fall mindestens 25 % des Polysiloxans in Form von festen Zersetzungsprodukten auf der Aluminiumoberfl\u00e4che zur\u00fcckbleiben. Entsprechend wurde die Optimierung so betrieben, dass die auf dem Druckgussteil verbleibenden Zersetzungsprodukte die Weiterverarbeitung m\u00f6glichst wenig beeintr\u00e4chtigten.<\/p>\n
Aus den 19 Polysiloxanen wurden die vier besten unter Ber\u00fccksichtigung einer m\u00f6glichst gro\u00dfen strukturellen Vielfalt ausgew\u00e4hlt. Weiterhin wurde anhand der Lackhaftung ein oxidiertes Polyethylen als zweite Hauptkomponente von Formtrennstoffen ausgew\u00e4hlt. Mit diesen Verbindungen wurden thermische Zersetzungsversuche im Inst. f. Org. Chemie durchgef\u00fchrt. Die \u00dcbertragbarkeit der Laborergebnisse war vorher durch Vergleichsversuche bewiesen wurden. In die Analysen aus der Praxis, die direkt an einer Druckgussmaschine genommen wurden, gehen eine Reihe von St\u00f6rfaktoren wie die fl\u00fcchtigen Zersetzungsprodukte des Kolbenschmiermittels mit ein. Die wichtigsten fl\u00fcchtigen Zersetzungsprodukte dieser Versuche wurden identifiziert.<\/p>\n
Bez\u00fcglich der Wirkstoffkonzentration konnte eine Steigerung von markt\u00fcblichen ca. 10 % auf 26 % erreicht werden, was eine drastische Verringerung des Transportvolumens, aber auch einen deutlich h\u00f6heren Literpreis des Handelsprodukts zur Folge hat.<\/p>\n
Ausgehend von diesen Ergebnissen wurden von ACMOS drei neue Formtrennstoffe f\u00fcr Praxisversuche im Inst. f. Schwei\u00dftechnik bereitgestellt. Dabei wurden die Trenneigenschaften beurteilt sowie die bei diesen Versuchen gefertigten Teile hinsichtlich der Begasung und Lackhaftung untersucht. Dabei stellte sich ein Trennstoff als besonders gut geeignet heraus. Dieser wurde anschlie\u00dfend in der Produktion der Fa. R\u00f6ders erfolgreich getestet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Der Fortschritt des Projekts wurde regelm\u00e4\u00dfig halbj\u00e4hrlich vor dem F\u00f6rderverein der Schwei\u00dftechnik, der zusammen mit dem Arbeitskreis Gasporosit\u00e4t und Aluminium-Druckguss des Verbands deutscher Gie\u00dfereifachleute tagt, vorgestellt. Die Termine waren: 10.04.97 Inst. f. Schwei\u00dftechnik (I. f. S.) in Braunschweig, 13.11.97 I. f. S., 22.04.98 DRM-L\u00f6ffler in Iba \/ Bebra, 20.10.98 I. f. S., 14.04.99 Honsel-Werke AG in Meschede und am 20.10.99 I. f. S.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Thermische Zersetzungen von Polysiloxanen in Formtrennstoffen f\u00fchren zwangsl\u00e4ufig zu festen R\u00fcckst\u00e4nden auf dem Druckgussteil, die analysiert und minimiert wurden. Die fl\u00fcchtigen Zersetzungsprodukte, die in die Umgebung abgegeben werden, wurden analysiert und der Zusammenhang zwischen der Struktur des eingesetzten Polysiloxans und den daraus entstehenden Zersetzungsprodukten wurde untersucht. Anhand dieser Erkenntnisse wurde ein Formtrennstoff f\u00fcr den Aluminium-Druckguss unter \u00f6kologischen Aspekten optimiert. Dabei konnte die Wirkstoffkonzentration mehr als verdoppelt werden. Die Eignung dieser Neuentwicklung wurde unter Versuchs- und Produktionsbedingungen nachgewiesen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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