I. Probleme mit fleckigen Oberflächen durch instabile Rohstoffbestandteile

Der Grundstoff des PA66‑Wärmedämmstreifens besteht aus Nylon‑66‑Harz mit einem Zusatz von 25 % Glasfaser. Die Homogenität des Rohstoffsystems ist die Grundlage für eine gleichmäßige Oberflächenoptik. Bei Schwankungen zwischen Rohstoffchargen, ungleichmäßiger Vermischung von Neu‑ und Altmaterial, unkontrolliertem Anteil von Recyclingmaterial oder schlechter Verträglichkeit zwischen Masterbatches und Zusatzstoffen unterschiedlicher Typen schmelzen die einzelnen Bestandteile der Schmelze mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Während der Plastifizierung durch die Schnecke schmilzt ein Teil des Nylonharzes nicht vollständig, die Glasfasern verteilen sich ungleichmäßig und es entstehen lokale Bereiche mit hoher Konzentration einzelner Komponenten in der Schmelze. Sobald diese Bereiche auf die Profiloberfläche extrudiert werden, bilden sich fleckige Bereiche mit unterschiedlichem Glanz.

Zusätzlich ist eine unzureichende Trocknung von feucht gewordenem Rohstoff eine häufige Ursache. PA66 ist ein stark hygroskopisches Material. Wenn Temperatur oder Dauer des Trocknungsvorgangs nicht ausreichend sind, verbleibt Feuchtigkeit in den Granulaten. Bei der Hochtemperaturextrusion verdampft die Feuchtigkeit und erzeugt winzige Blasen innerhalb der Schmelze. Wenn diese Blasen beim Austritt durch die Werkzeugdüse platzen, hinterlassen sie matte, unebene Flecken auf der Oberfläche des Wärmedämmstreifens. Diese Art von Flecken tritt meist in größeren Flächen auf und weist keine feste Streifenrichtung auf.

II. Oberflächenfleckigkeit durch unausgeglichene Prozessparameter der Extrusionsplastifizierung

Ungeeignete Temperatureinstellungen in den einzelnen Zonen des Extruderzylinders führen direkt zu einer ungleichmäßigen Plastifizierung der Schmelze. Bei zu niedriger lokaler Zylindertemperatur wird die Nylonschmelze nicht vollständig plastifiziert; bei zu hoher Temperatur kommt es zu einer teilweisen thermischen Zersetzung des Nylons und einer leichten Verkohlung der Schmelze. Beide Fälle destabilisieren den Schmelzfluss, sodass nach dem Austritt aus dem Werkzeughohlraum hell‑dunkle Flecken auf der Profiloberfläche entstehen.

Ein fehlendes Zusammenspiel von Schneckendrehzahl und Zuggeschwindigkeit verursacht starke Schwankungen des Schmelzedrucks, einen unregelmäßigen Ausfluss aus dem Werkzeugkopf und periodische Änderungen der Schergeschwindigkeit der Schmelze. Unter der Einwirkung von Scherkräften weisen die Glasfasern in der Schmelze eine uneinheitliche lokale Ausrichtung auf. Der Grad der sichtbaren Glasfaseranteile variiert an verschiedenen Stellen des Profils, was zu Unterschieden in der Lichtreflexion und zu mit bloßem Auge sichtbaren Flecken führt. Durch diese Prozessfehler verursachte Flecken verteilen sich häufig streifen‑ oder bandförmig in Extrusionsrichtung.

III. Oberflächenfleckigkeit hervorgerufen durch Werkzeug‑ und Kühl‑Formgebungssystem

Abgenutzte Strömungskanäle des Extrusionswerkzeugs, Ablagerungen von Kohlenstoff, Rückstände oder Kratzer an den Innenwänden führen bei der Durchströmung der Schmelze zu einem Stillstand und einer lokalen Überhitzungszersetzung von Teilen der Schmelze. Das zersetzte Material wird zeitweise durch die Düse herausgedrückt, haftet auf der Oberfläche des Wärmedämmstreifens und erzeugt unregelmäßige dunkle Flecken. Eine ungleichmäßige Temperaturverteilung an der Werkzeugdüse oder ein teilweiser Ausfall der Heizringe verursachen unterschiedliche Austrittstemperaturen der Schmelze über den Querschnitt, Abweichungen bei der Abkühlgeschwindigkeit des Profils und einen uneinheitlichen Oberflächenglanz nach dem Abkühlen, wodurch hell‑dunkle Flecken entstehen.

Während der Abkühl‑ und Formgebungsphase führen ungleichmäßige Kühlewassertemperaturen, starker Wasseraufprall im Kühlbecken und eine ungleich dicke Wasserfilmschicht auf der Profiloberfläche zu unterschiedlichen Abkühl‑ und Schrumpfgeschwindigkeiten an allen Punkten des Streifenquerschnitts. Die oberflächennahen Moleküle kristallisieren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, sodass regionale Unterschiede im Kristallisationsgrad des Nylons entstehen. Bereiche mit hohem und niedrigem Kristallisationsgrad reflektieren Licht unterschiedlich, was zu großflächigen, nebelartigen Oberflächenflecken führt. Diese Fehler entstehen nach der Formgebung im Abkühlprozess und beeinträchtigen die mechanischen Eigenschaften des Wärmedämmstreifens im Allgemeinen nicht wesentlich; es handelt sich ausschließlich um einen Oberflächenfehler.

IV. Wichtige Hinweise zur ersten Beurteilung von Fleckfehlern aus der Produktion

Flecken, die während des Herstellungsprozesses entstehen, können unmittelbar nach Abschluss von Extrusion und Abkühlung mit bloßem Auge erkannt werden. Die Fehlerstellen sind fest und erstrecken sich kontinuierlich in Längsrichtung der Extrusion. Bei der Qualitätskontrolle kann durch einen Querschnitt geprüft werden, ob sich unter den fleckigen Bereichen interne Mängel wie Blasen, Delaminationen oder Glasfaseransammlungen befinden. Ist das innere Material homogen und fehlerfrei, handelt es sich bei dem Fleck nur um einen optischen Mangel. Treten hingegen innere Materialfehler auf, besteht ein Risiko für die mechanischen Eigenschaften des Produkts und dieses muss aussortiert werden.

Schlussfolgerung

Oberflächenflecken bei der Extrusion von Wärmedämmstreifen gehen hauptsächlich auf vier Faktoren zurück: Stabilität der Rohstoffe, Plastifizierungsprozess, Zustand des Werkzeugs sowie Kühl‑ und Formgebungssystem. Die Kontrolle der Rohstoffqualität, eine strenge Einhaltung des Trocknungsprozesses, die Stabilisierung der Extrusionsparameter sowie die regelmäßige Reinigung und Wartung des Extrusionswerkzeugs sind die wichtigsten technischen Maßnahmen, um die Häufigkeit von Oberflächenfleckfehlern bereits an der Produktionsquelle zu senken.