Innerhalb des Forschungsvorhabens konnten Hybridbeschichtungen bestehend aus einer strukturgebenden Ni/-oxid - Schicht und einer stark anti-adhäsiven Schicht aus perfluorierten Silanen hergestellt werden. Darüber hinaus wurden die Beschichtungen innerhalb der fokussierten technischen Anwendung in der Kunststofftechnik mit konventionellen Beschichtungen verglichen. Diese Oberflächen wurden zum einen innerhalb von Spritzgießwerkzeugen auf die Entformungskraft und auf den Verschleiß getestet. Ferner wurden die konventionellen Beschichtungen mit den Hybridbeschichtungen in einem Langzeitprüfstand getestet.
Zusammenfassend lässt sich die Aussage tätigen, dass die Entformungsvorgänge durch die Hybridbeschichtungen deutlich verbessert werden. Die Oberflächeneigenschaften der getesteten konventionellen Beschichtungen (TiN, Hybrid, unbeschichtet) ändern sich bei der kurzzeitigen Beaufschlagung der im Spritzgießprozess betrachteten Kunststoffe nur sehr geringfügig.
Im Langzeitprüfstand wurden die Beschichtungen mit einer Scherrate beaufschlagt, welche ca. 1000 Spritzgießzyklen entspricht. Die konventionellen Beschichtungen (bspw. DLC, PTFE, TiN) wiesen vor- und nach der Belastung vergleichbare Eigenschaften auf. Bei der Hybridbeschichtung konnte jedoch festgestellt werden, dass sich insbesondere der Kontaktwinkel nahezu auf den Wert der jeweiligen Nickelzwischenschicht verringert hat. Dies spricht für einen abrasiven Verschleiß, welcher letztendlich im vollständigen Abtrag der perfluorierten Silanen von der Trägerschicht resultiert. Anzumerken ist jedoch, dass der Langzeitprüfstand keine vergleichbare Übertragung auf den realen Spritzgießprozess liefern kann, da dauerhaft ein thermischer Energieeintrag besteht.
Innerhalb der einzelnen Testreihen wurde die Wiederbeschichtung der geprüften Probekörper erfolgreich durchgeführt. Abschließend wurden mehrere Konzepte entwickelt die Beschichtung innerhalb von Spritzgießwerkzeugen nach geringem Schulungsaufwand für das Personal aufzutragen. Diese Konzepte konnten erfolgreich in KMU´s innerhalb von Fallstudien durchgeführt werden.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 07/2017 bis 12/2019 an Universität Paderborn, Kunststofftechnik Paderborn (KTP), Lehrstuhl für Kunststofftechnologie (Warburgerstaße 100, 33098 Paderborn, Tel. 0521 / 60-2300) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer) und an der Universität Paderborn, Lehrstuhl für Technische und Makromolekulare Chemie (Warburgerstaße 100, 33098 Paderborn, Tel. 0521 / 60-3646) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Guido Grundmeier (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr.-Ing habil. Guido Grundmeier)
Das IGF-Vorhaben Nr. 198 EN der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.