Die Anforderungen an die Optimierung des Teiledesigns können manchmal die Möglichkeiten von Standard-Polyamid- oder Polyester-Compounds übersteigen. In solchen Fällen werden Ultrahochleistungsmerkmale-Polymere 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 häufig überdimensioniert.
Alternativ können Hersteller, die sich für vernetzte technische thermoplastische Werkstoffe anstelle dieser Ultrapolymere entscheiden, Kosteneinsparungen von bis zu 40 % erzielen – ohne Kompromisse bei den Leistungsmerkmalen der Teile 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 verbindet. In Bezug auf Thermoplaste besteht das Ziel der Vernetzung darin, langkettige Moleküle durch kovalente Bindung miteinander zu verbinden, um die mechanischen, thermischen, elektrischen und chemischen Leistungsmerkmale 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. Bauteile werden der Elektronenstrahlstrahlung ausgesetzt, und in jedem Teil bildet sich ein dreidimensionales molekulares Netzwerk. Die vernetzten Bauteile bleiben in Bezug auf Größe und Optik unverändert, aber die Leistungsmerkmale der Bauteile werden deutlich verbessert.
Die Vorteile von vernetzten thermoplastischen Werkstoffen
Polyamid und andere Polyesterverbindungen sind teilkristalline Polymere. Für die meisten Polyamid 6- und 66-Verbindungen liegt der typische kristalline Gehalt nach dem Spritzgießen 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 Werkstoffe auswirken.
Durch die Vernetzung solcher teilkristalliner 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 Werkstoffe erhöht werden - d.h. eine nahezu vollständige Vernetzung des amorphen Anteils.
So führt die Vernetzung von technischen Standardkunststoffen zu deutlichen Verbesserungen in mehreren Eigenschaften:
- Verbesserte Toleranz gegenüber temporären Temperaturspitzen, die den Schmelzpunkt des Polymers überschreiten
- Mechanische Verbesserungen der Kriechneigung und Spannungsrissbeständigkeit
- Bessere Abriebfestigkeit
- Verminderte Löslichkeit und Quellung in verschiedenen Chemikalien
- Bessere Bindenahtfestigkeit
- Hervorragende thermische Rückgewinnung nach mechanischer Verformung
- Erhöhte Fließfähigkeit
- Verbesserte Glasübergangstemperaturen
- Kompatibilität mit herkömmlichen Spritzgießanlagen
Darüber hinaus können diese Werkstoffe auf Standard-Spritzgießmaschinen mit standardisierten Verarbeitungsrichtlinien und -verfahren gespritzt werden. Die Vernetzungsreaktion wird nur über einen sekundären Bestrahlungsprozess ausgelöst und hat keinen Einfluss auf den Spritzgießschritt. Je nach gewähltem Material und Anwendung können diese Vorteile zu Kosteneinsparungen von bis zu 40% gegenüber teuren Ultrahochleistungsmerkmalen führen.
Optimierung des Teiledesigns: Erfolgsgeschichten der Vernetzung
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 technische Thermoplaste zu lösen, wie in diesen Erfolgsgeschichten zusammengefasst:
Bereitstellung kostengünstiger Werkstoffe für neue Designs
Anwendung: Getriebe für Wasserpumpen
Gesuchte Lösung: Ersatz für Pulvermetall zur Gewichts- und Kostenreduzierung
Wichtige Anforderungen an die Anwendung:
- Tribologische Leistungsmerkmale in 100° C Öl
- Geringeres Getriebegeräusch
- Reduziertes Gewicht
- Dimensionsstabilität
Teknor-Lösung: V-Creamid® A3H9G6 1G6- Vernetzt 30% Glasfaser PA 66
Warum Creamid® ein Vernetztes
- Abrieb-Leistungsmerkmale gleich oder etwas besser als Pulvermetall
- Verbesserte Konsistenz von Teil zu Teil
- Deutliche Geräuschreduzierung
- Keine merkliche Veränderung der Abmessungen oder der Leistungsmerkmale unter den Betriebsbedingungen
ERGEBNISSE: 40 % Gewichtsreduzierung ≅ 30 % Kosteneinsparungen bei Fertigteilen
Einhaltung anspruchsvoller Zeitpläne für die Produktentwicklung
Anwendung: Durchblasen durch Rohrkupplung
Gesuchte Lösung: PA 6 versagte 8 Wochen nach 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 für Nylon 6 ausgelegten Werkzeug
- Bestehen Sie anwendungsspezifische Aufpralltests
- Funktionale Schnappbefestigungen bereitstellen
Teknor-Lösung: V-Creamid® B3H2G3ZB- Vernetzte 15% Glasfaser, schlagzäh modifiziertes PA 6
Warum ist 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 Spritzgießen 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 Temperatur-Leistungsmerkmale bei gleichzeitiger Einhaltung der Teiletoleranzen, um diesem Kunden zu helfen, das SOP-Ziel zu erreichen
Behebung von Performance-Problemen nach dem Tooling
Anwendung: Federbuchsen für schwere Fahrzeuge
Post-Tooling-Problem: Verbesserter Verschleiß vs. Stanyl. In Stanyl fielen schon früh Bauteile 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 Abriebeigenschaften 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 den Leistungsmerkmalen
Wichtige Anforderungen an die Anwendung:
- Hält kurzzeitigen Temperaturspitzen von bis zu 350° C stand
- Abrieb 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® kann 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.
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