Bindenähte sind Schwachstellen eines Bauteils. In der Kunststofftechnik kennt man statische und dynamische Bindenähte. Statische Bindenähte bilden sich etwa beim Schweißen thermoplastischer Formteile. Dynamische Bindenähte hingegen entstehen beim Spritzgießen durch Zusammenfluss von Masseströmen (hinter Hohlräumen, durch wechselnde Wanddicken oder Anschnitte des Werkzeugs). Hierbei stoßen Fließfronten aufeinander und verschweißen. Je geringer die Temperatur und der Druck, desto geringer die Festigkeit der Bindenaht. Ist ein vollständiges Verschweißen der Materialfronten nicht möglich, weil die Schmelze bereits stark abgekühlt ist, zeigt die Bindenaht eine Einfurchung bzw. Einkerbung.
Was für Probleme erzeugt eine Bindenaht?
Liegen an der Positionierung der Bindenaht im Rahmen der späteren Anwendung Zugspannungen an, kommt es hier zu einer Spannungsüberhöhung und eventuell zum Bruch. Zudem können Bindenähte unerwünschte Farbmängel und matte Höfe erzeugen. Auch ist das bloße Vorhandensein von Bindenähten problematisch, wenn es sich um Sichtbauteile handelt, wie zum Beispiel das High-Class Cockpit in einem PKW, die Bedienschaltfläche an einer Waschmaschine oder die einer Spülmaschine.
Aus Gründen der Festigkeit, die je nach Material die Stabilität des Bauteils um bis zu 50 % minimieren kann, und der Oberflächenqualität, sollte die Konstruktion von Kunststoffbauteilen so erfolgen, dass Bindenähte vermieden werden.
Frühzeitige Erkennung von Bindenähten
Durch spezielle Simulationssoftware für Spritzgussbauteile können schon in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase Schwachstellen, wie zum Beispiel Füllprobleme, Freistahlbildung oder auch Bindenähte, im geplanten Werkzeug identifiziert und vorgebeugt werden.
Lösung für Bindenähte
Bindenähte sind Bestandteil des Kunststoffspritzgießens, die auch durch gezieltes Planen des Werkzeuges mit Einsätzen für Bohrungen oder ähnliches selten verhindert werden können. Mit unveränderbaren und fixen Anforderungen an das Endprodukt erweist sich ihre Vermeidung oft schwierig.
Es besteht die Möglichkeit durch das Steigern der Masse- und/oder Werkzeugtemperatur die Bindenaht beim Zusammenfließen zu verhindern. Das hat aber den negativen Effekt, dass der einzelne Spritzgusszyklus verlängert wird. Zudem wird dadurch auch der Energieverbrauch erhöht.
Hochdynamische High-Speed-Temperiersysteme, die in das Spritzgusswerkzeug integriert werden und ein sehr schnelles Zu- und Abführen von Wärmeenergie nur an der Problemstelle ermöglichen, verhindern das Entstehen von Bindenähten. Die negativen Effekte, wie die Zyklusverlängerung oder die Erhöhung vom Energieverbrauch entstehen bei solchen Systemen nicht. Diese können beim Konstruieren des Werkzeuges direkt eingeplant oder bei schon vorhandenen Werkzeugen nachgerüstet werden.