Wie vernetzbare Thermoplaste die Leistung steigern

Die Anforderungen an die Optimierung des Teiledesigns können manchmal die Möglichkeiten von Standard-Polyamid- oder Polyester-Compounds übersteigen. In solchen Fällen werden Ultrahochleistungspolymere wie PEEK, PPS und LCP oft als notwendige Lösung angesehen. Während diese Ultrapolymere in den meisten Fällen eine robuste Materiallösung darstellen, sind sie auch teuer und in den meisten Fällen überdimensioniert.

Alternativ können Hersteller, die sich für vernetzte technische thermoplastische Kunststoffe anstelle dieser Ultrapolymere entscheiden, Kosteneinsparungen von bis zu 40 % erzielen - ohne Kompromisse bei der Teileleistung einzugehen. Vernetzbare PA 6-, PA 66-, PPA- und PBT-Compounds lassen sich problemlos auf Standard-Verarbeitungsanlagen formen und sind nach der Vernetzung bewährte Lösungen für anspruchsvolle Anforderungen.

Sind vernetzbare Thermoplaste das Richtige für Ihre Anwendung?

Der Vernetzungsprozess

Eine Vernetzung ist eine Bindung, die Polymerketten zusammenhält - oder bindet. In Bezug auf Thermoplaste besteht das Ziel der Vernetzung darin, langkettige Moleküle durch kovalente Bindung miteinander zu verbinden, um die mechanische, thermische, elektrische und chemische Leistung zu verbessern. Typischerweise wird die Vernetzung entweder durch Elektronenstrahlstrahlung (Bestrahlung) oder durch chemische Mittel eingeleitet.

Teknor Apex liefert vernetzbare Compounds in Pelletform für die Verarbeitung auf Standard-Spritzgießmaschinen für thermoplastische Kunststoffe. Formteile werden der Elektronenstrahlstrahlung ausgesetzt, und in jedem Teil bildet sich ein dreidimensionales molekulares Netzwerk. Die vernetzten Teile bleiben in Bezug auf Größe und Optik unverändert, aber die Teileleistung wird deutlich verbessert.

Die Vorteile von vernetzten thermoplastischen Kunststoffen

Polyamid und andere Polyesterverbindungen sind teilkristalline Polymere. Für die meisten Polyamid 6- und 66-Verbindungen liegt der typische kristalline Gehalt nach dem Formen im Bereich von 30-50 %, abhängig von einer Reihe von Faktoren. Die restlichen 50-70% sind amorphe Anteile, die sich limitierend/nachteilig auf verschiedene Eigenschaften der Materialien auswirken.

Durch die Vernetzung solcher teilkristallinen Polymere entsteht ein dreidimensionales Netzwerk, wie oben erläutert, das die Polymerketten überwiegend im amorphen Bereich des Materials miteinander verbindet. Dadurch kann die Gelrate nach der Vernetzung auf 70-80 % für verstärkte Thermoplaste und 60-70 % für unverstärkte Materialien erhöht werden - d.h. eine nahezu vollständige Vernetzung des amorphen Anteils.

So führt die Vernetzung von technischen Standardkunststoffen zu deutlichen Verbesserungen in mehreren Attributen:

• Verbesserte Toleranz gegenüber temporären Temperaturspitzen, die den Schmelzpunkt des Polymers überschreiten
• Mechanische Verbesserungen der Kriech- und Spannungsrissbeständigkeit
• Bessere Abriebfestigkeit
• Verminderte Löslichkeit und Quellung in verschiedenen Chemikalien
• Bessere Bindenahtfestigkeit
• Hervorragende thermische Rückgewinnung aus mechanischer Verformung
• Erhöhte Fließfähigkeit
• Verbesserte Glasübergangstemperaturen
• Kompatibilität mit herkömmlichen Spritzgießanlagen

Darüber hinaus können diese Materialien auf Standard-Spritzgießmaschinen mit standardisierten Verarbeitungsrichtlinien und -verfahren geformt werden. Die Vernetzungsreaktion wird nur über einen sekundären Bestrahlungsprozess ausgelöst und hat keinen Einfluss auf den Formschritt. Je nach gewähltem Material und Anwendung können diese Vorteile zu Kosteneinsparungen von bis zu 40 % gegenüber teuren Ultrahochleistungsharzen führen.

Optimierung des Teiledesigns: Erfolgsgeschichten vernetzen

Die Vernetzung ist hochtechnisch, und der Prozess ist nicht immer leicht zu verstehen. Die Ergebnisse sprechen jedoch Bände über die Realisierbarkeit. Teknor Apex hat Herstellern in allen Branchen geholfen, komplexe Probleme durch die Einführung vernetzter technischer Thermoplaste zu lösen, wie in diesen Erfolgsgeschichten zusammengefasst:

Bereitstellung kostengünstiger Materialien für neue Designs

Anwendung: Getriebe für Wasserpumpen

Gesuchte Lösung: Ersatz für Pulvermetall zur Gewichts- und Kostenreduzierung

Wichtige Anforderungen an die Anwendung:

• Tribologische Leistung in 100° C Öl
• Geringeres Getriebegeräusch
• Reduziertes Gewicht
• Dimensionsstabilität

Teknor-Lösung: V-Creamid® A3H9G6 1G6- Vernetzt 30% Glasfaser PA 66

Warum Creamid® ein vernetztes

• Verschleißleistung gleich oder etwas besser als Pulvermetall
• Verbesserte Konsistenz von Teil zu Teil
• Deutliche Geräuschreduzierung
• Keine merkliche Veränderung der Abmessungen oder der Leistung unter den Betriebsbedingungen

ERGEBNISSE: 40 % Gewichtsreduzierung ≅ 30 % Kosteneinsparungen bei Fertigteilen

Einhaltung anspruchsvoller Zeitpläne für die Produktentwicklung

Anwendung: Blasen durch Rohrkupplung

Gesuchte Lösung: PA 6 versagte 8 Wochen nach der SOP aufgrund einer kurzzeitigen Exposition gegenüber 280° C Luft.

Wichtige Anforderungen an die Anwendung:

• Hält kurzzeitiger Einwirkung von 280° C Luft stand
• Einhaltung von Maßtoleranzen in einem Werkzeug, das für Nylon 6 ausgelegt ist
• Bestehen Sie anwendungsspezifische Aufpralltests
• Funktionale Schnappbefestigungen

Teknor-Lösung: V-Creamid® B3H2G3ZB- Vernetzte 15% Glasfaser, schlagzäh modifiziertes PA 6

Warum Creamid® B vernetzt

• Durch die Vernetzung hält das Material einer kurzzeitigen Einwirkung von 280° C stand (60° C über dem Schmelzpunkt für PA 6)
• Die Verwendung von vernetztem PA 6 ermöglicht das Formen in derselben Form, um alle Abmessungen zu erfüllen
• Unterstützung bei der Prozessentwicklung zur Optimierung der Vernetzung
• Niedrigere Kosten als andere Hochtemperaturoptionen

ERGEBNISSE: Die Vernetzung steigert die Temperaturleistung bei gleichzeitiger Einhaltung der Teiletoleranzen, um diesem Kunden zu helfen, das SOP-Ziel zu erreichen

Beheben von Leistungsproblemen nach dem Tooling

Anwendung: Federbuchsen für schwere Fahrzeuge

Post-Tooling-Problem: Verbesserter Verschleiß vs. Stanyl. In Stanyl fielen schon früh Teile aus.

Wichtige Anforderungen an die Anwendung:

• Ausgezeichnete Abriebfestigkeit
• Stabil in einer langfristigen Ölumgebung
• Verarbeitbarkeit in aktuellen Werkzeugen
• Kostenneutral

Teknor-Lösung: V-Creamid® A4H9L05.2 - Vernetztes innengeschmiertes PA 66

Warum Creamid® ein vernetztes

• Verbesserte abrasive Verschleißeigenschaften im Vergleich zu Stanyl
• Unterstützung bei der Verarbeitung zur Optimierung von Zykluszeit und Abmessungen
• Die Gesamtkosten waren gleichwertig

ERGEBNISSE: Längere Lebensdauer der Teile bei gleichwertigen Teilekosten

Reduzierung der Kosten für vorhandene Teile: Endkappe der Vakuumpumpe

Anwendung: Flügel-Endkappe für Vakuumpumpe

Gesuchte Lösung: Kostensenkung im Vergleich zu kohlefasergefülltem PEEK ohne Kompromisse bei der Leistung

Wichtige Anforderungen an die Anwendung:

• Hält kurzzeitigen Temperaturspitzen von bis zu 350° C stand
• Verschleiß und Reibung äquivalent zu PEEK unter allen Betriebsbedingungen
• Deutliche Kostenreduzierung im Vergleich zu PEEK

Teknor-Lösung: V-Creamid® A3H7 C6 - Vernetzte 30% Kohlefaser, PA 66

Warum Creamid® ein vernetztes

• Durch die Vernetzung kann kohlenstofffasergefülltes PA 66 kurzzeitig Temperaturen von mehr als 350 °C ausgesetzt werden
• Durch die Vernetzung werden die tribologischen Eigenschaften von kohlenstofffasergefülltem PA 66 auf das Niveau von kohlenstofffasergefülltem PEEK gebracht
• Creamid® können auf Standard-Spritzgießanlagen verarbeitet werden. PEEK benötigt spezielle Hochtemperaturmaschinen

ERGEBNIS: ≅ 70% Kosteneinsparung im fertigen Teil

Vernetzte Standard-Thermoplaste bieten Herstellern die Möglichkeit, komplexe Teiledesigns zu erneuern oder neu zu konzipieren, und zwar auf eine Weise, die eine kostengünstige und leistungsstarke Alternative zu PEEK, PPS und LCP darstellt. Wenden Sie sich an das Teknor Apex-Team , um mehr über Vernetzungscompounds, die Optimierung des Teiledesigns und Lösungen zu erfahren, die Ihnen helfen können, schneller und profitabler auf den Markt zu kommen.