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Desmopan „98er“-Reihe – wirtschaftliche Alternative zu Polyamid 11 und 12In einem früheren Newsletter hatten wir Ihnen bereits die vier Vertreter unserer neuen „98er“-Typenreihe bei Desmopan® vorgestellt. Nun hat sich in verschiedenen Projekten mit Kunden mehrfach herausgestellt, dass sie in vielen Fällen trotz ihrer etwas höheren Dichte eine preisgünstige Alternative zu Polyamid 11 und 12 und auch zu Polyoxymethylen (POM) sein können. Denn ihr mechanisches und thermisches Eigenschaftsprofil ist vergleichbar, in einigen Eigenschaften wie etwa der Schlagzähigkeit, Bruchdehnung und Verarbeitbarkeit sind sie sogar überlegen. Deshalb könnten sie Polyamid 11und 12 in einigen typischen Anwendungen substituieren – so etwa bei der Herstellung von Förderschnecken, Gleitschienen und -lagern, Zahnrädern, Rotorblättern, Schalter- und Gehäuseteilen, Rollen- oder Rollenbelägen.
Kleine Versteifungsfaktoren, alterungsbeständig in heißen Ölen Anlass, die neue Polyether-basierte Typenreihe zu entwickeln, war die Nachfrage vieler Kunden nach unverstärkten, UV-geschützten TPU-Werkstoffen mit extrem hoher Hydrolyse- und Mikrobenbeständigkeit bei gleichzeitig exzellenter Tieftemperaturzähigkeit und -flexibilität. Die vier TPU-Materialien decken mit Biege-E-Modulen von 200 MPa bis 1.000 MPa einen sehr breiten Steifigkeitsbereich ab. Sie lassen sich spritzgießen und insbesondere zu Rohren und Flachfilmen extrudieren {Abb. 1}. Die mechanischen Eigenschaften sind im Einsatz über ein breites Temperaturfenster nutzbar. Dies ist den niedrigen Versteifungsfaktoren von 2,8 bis nur 1,6 zu verdanken, die auch hohe Rückprallelastizitäten bedeuten. Vor allem die steifen Werkstoffvarianten zeichnet eine für TPU ungewöhnlich hohe Alterungsbeständigkeit in heißen Ölen und Schmierstoffen aus. Beispielsweise quillt Desmopan® DP 9873DU selbst nach 168 Stunden Lagerung in 160 °C heißen Standardölen kaum auf und behält trotz der harten thermischen Beanspruchung noch ein gutes mechanisches Eigenschaftsniveau.
Höhere Fließfähigkeit, stabilerer Fertigungsprozess Die vier TPU-Typen sind in ihrer Abriebfestigkeit und in ihrem Erweichungsverhalten mit Polyamid 11 und 12 vergleichbar, zeigen aber bessere Werte bei der Bruch- und Streckdehnung und sind meist schlagzäher. Auch ihre Schmelzpunkte und Wärmeformbeständigkeiten liegen höher, was einen breiteren Einsatzbereich entsprechender Bauteile hinsichtlich der Temperatur eröffnet – zum Beispiel bei Desmopan® DP 9873DU von -75 °C bis rund 105 °C (kurzzeitige Belastungsspitzen bis 120 °C) {Tabelle 1}.
Mit ihrer Verarbeitungsfreundlichkeit punkten unsere TPU-Konstruktionswerkstoffe ebenfalls. Ihre Schmelze ist fließfähiger als die von Polyamid 11 und 12, was in Abb. 2 am Beispiel des Fließweg-Wanddicken-Diagramms von Desmopan® DP 9873DU zu sehen ist. Mit ihnen sind daher dünnere Wanddicken und filigranere Bauteilgeometrien umsetzbar. Außerdem bieten sie mehr Spielraum bei der Verarbeitung. Denn der Verarbeiter kann die Massetemperatur oder den Einspritzdruck senken. Daraus ergibt sich für ihn entweder ein Plus an Wirtschaftlichkeit durch kürzere Kühl- und Zykluszeiten und/oder mehr Flexibilität bei der Maschinenwahl und Produktionsplanung, weil er auf kleinere Spritzgussmaschinen ausweichen kann. Das Verarbeitungsfenster ist sowohl beim Spritzgießen als auch Extrudieren breiter, so dass der Fertigungsprozess stabiler ist. Schwankende Verarbeitungsparameter – insbesondere Temperaturänderungen – haben daher nicht sofort Fertigungs- und Qualitätsprobleme zur Folge.
Deutlich höhere Kerbschlagzähigkeit und Bruchdehnung Insbesondere Desmopan® DP 9873DU erwies sich als leistungsstarke Alternative zu unverstärktem Polyamid 11 und 12. Mit ihnen teilt es zwar vergleichbare Werte bei Zug- und Biegemodul, Bruchspannung und Härte, doch ist es bei -30 °C mit einem Wert von 11 kJ/m2 (konditioniert, ISO 179/1eA) rund doppelt so kerbschlagzäh. Außerdem ist es mit 53 °C spürbar wärmeformbeständiger (Heat Distortion Temperature, HDT/A, ISO 75) {Tabelle 1}. Dagegen eignet sich Desmopan® DP 9868DU sehr gut zur Substitution von weichmachermodifiziertem Polyamid 12. Vorteilhaft sind dabei insbesondere seine mit 272 % viermal höhere Bruchdehnung (konditioniert, ISO 527) und die mit einem Wert von 16 kJ/m2 rund fünfmal höhere Kerbschlagzähigkeit bei -30 °C. Außerdem enthält es wie seine drei „Geschwister“ keine Weichmacher und Halogene. Die weicheren Desmopan® DP 9855DU und DP 9864DU (56 bzw. 62 Shore D) weisen ein ähnlich hochwertiges Eigenschaftsprofil wie weiche, elastomerhaltige Polyamid 12-Typen auf. Allerdings sind sie wirtschaftlicher, weil die Elastomermodifizierung der Polyamide vergleichsweise teuer ist. Zurzeit arbeiten wir daran, die Versteifungsfaktoren unserer neuen TPU-Typenreihe zu verringern, um ihr Kälteverhalten weiter zu verbessern. Ein Ansatz ist dabei die Verwendung höherkompatibler Schlagzähmodifikatoren. Fokus Osteuropa – Zusammenarbeit mit ALBIS erweitertWir bauen unsere mittlerweile über 40 Jahre erfolgreiche Zusammenarbeit mit der ALBIS PLASTIC GMBH weiter aus. Der Hamburger Distributeur und Compoundeur wird unser Desmopan® nun auch unter anderem in Russland, Rumänien, Kroatien, Serbien, der Slowakei, Tschechien und Slowenien vertreiben. ALBIS hat sich als Vertriebshändler in den vergangenen Jahren für uns bewährt, da Produktlieferungen an Kunden regelmäßig, schnell und flexibel innerhalb von nur 24 Stunden aus zurzeit 35 Lagerstandorten erfolgen. Wir können uns ferner darauf verlassen, dass Albis über einen kompetenten anwendungstechnischen Service vor Ort verfügt, der von der Materialwahl über die Werkzeugauslegung bis hin zur Verarbeitung und den Produktionsstart reicht. Außerdem übernimmt ALBIS die Compoundierung von kundenspezifisch maßgeschneiderten TPU-Produkten, die ausgehend von unserem Desmopan® formuliert werden. Ein Beispiel sind hier die Metallic-Einstellungen aus der Reihe der Systemcompounds ALCOM®. Abgerundet wird das Angebot durch ein breites Sortiment an Farb- und Funktionsbatches, die speziell zur Einfärbung und Additivierung von Desmopan® ausgelegt sind und teilweise auf unserem TPU basieren. ALBIS ist für uns schon viele Jahre in Deutschland, den Beneluxländern, der Schweiz, Österreich, Skandinavien, Großbritannien, Irland, Frankreich, Polen und Spanien als Distributeur tätig. Das Unternehmen zählt in Europa zu den führenden Unternehmen in der Distribution und Compoundierung technischer Thermoplaste.
Abb. 3, aus www.desmopan.de , „Service“, „Kooperationen“, „ALBIS SERVICE GMBH“ Transparent und permanent antistatisch – TPU-Compound mit FDA-ZulassungDie geba-Gruppe hat ihr Sortiment an elektrisch leitfähigen TPU-Compounds Desmovit® LFC um eine transparente Variante erweitert. Produkte aus Desmovit® LFC transparent können von der US-amerikanischen Prüfbehörde FDA (Food and Drug Administration) zugelassen werden und eignen sich daher auch für den Einsatz in der Medizin- und Lebensmitteltechnik. Desmovit® (www.desmovit.eu) ist der Handelsname für verstärkte und additivierte thermoplastische Polyurethane (TPU) der geba-Gruppe und der Bayer MaterialScience AG. Alle Compounds Desmovit® basieren auf unserem Desmopan®.
Dauerhaft leitfähig, exzellente mechanische Performance, freie Farbwahl Eine besondere Stärke des neuen Produkts liegt darin, dass das Leitfähigkeitsadditiv fest in die Polymermatrix eingebunden ist. Entsprechende Bauteile sind daher nicht nur an der Oberfläche, sondern durch ihre gesamte Struktur hindurch elektrisch leitfähig. Diese Leitfähigkeit bleibt daher selbst bei abrasiver Belastung dauerhaft erhalten. Dagegen beruht das antistatische Verhalten anderer kommerzieller leitfähiger TPU-Compounds auf Additiven, die an die Bauteiloberfläche migrieren und erst dort ihre Wirkung entfalten, die allerdings mit der Zeit immer stärker nachlässt. Ein anderer Vorteil des neuen Materials ist, dass die Leitfähigkeitsadditivierung nicht die mechanische Performance des Basis-TPU verschlechtert. In der Anwendung bleiben deshalb die gewohnten Vorzüge von TPU wie etwa die hohe Abrieb- und Reißfestigkeit erhalten. Eine weitere Compoundierung zum Beispiel mit UV-Stabilisatoren führt nicht zu einer nennenswerten Verschlechterung oder einem Verlust des permanent antistatischen Verhaltens und berührt auch nicht die Zulassung für den Einsatz in der Lebensmitteltechnik. Die Farbgebung ist in einem weiten Bereich wählbar.
Vorteile in der Medizin- und Lebensmitteltechnik Eine mögliche Anwendung im Bereich Lebensmitteltechnik sind zum Beispiel Förderschläuche. Hier macht sich u. a. die hohe abrasive Beständigkeit des Materials bezahlt. Sie sorgt dafür, dass das transportierte Lebensmittel nicht durch Partikel und Additive verschmutzt wird. Bei anderen TPU-Schlauchmaterialien kam es in der Vergangenheit dagegen häufig zu Kontaminationen zum Beispiel durch Ruße oder andere Additive. Die hohe Transparenz des neuen TPU-Compounds erlaubt zudem die permanente Sichtkontrolle des Förderguts, so dass Produktionsstörungen früh erkannt und schnell Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Die gute Leitfähigkeit des Materials zeigt sich u. a. darin, dass die daraus gefertigten Förderschläuche die technische Regel für Betriebssicherheit (TRBS) 2153 „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ erfüllen.
IR-reflektierende Pigmente – „coole“ Additive kühlen KöpfeSchöne Sommertage können Autofahrern „heiß“ zusetzen. Denn der IR-Lichtanteil des Sonnenscheins heizt als Wärmestrahlung die Oberflächen der Kunststoffteile im Autoinnenraum wie etwa Instrumententafeln kräftig auf. Abhilfe schafft hier eine „coole“ Additivinnovation von der ROWA GROUP – einem mittelständischen, international aufgestellten Familienunternehmen, mit dem uns schon lange eine fruchtbare Zusammenarbeit vor allem bei der Entwicklung von Masterbatches verbindet. Bei ROWALID IR handelt es sich um spezielle Pigmente, die als Additive in thermoplastischen Bauteilen einen großen Teil des Infrarotlichtes (IR) der Sonnenstrahlen reflektieren. Dadurch heizen sich die Teile und der Autoinnenraum nicht so stark auf. Zum Beispiel bleiben Probekörper aus einem tiefschwarz eingefärbten, ester-basierten TPU Desmopan®, das häufig im Autoinnenraum zum Einsatz kommt, in standardisierten IR-Bestrahlungstests auf Dauer um rund 10 °C kühler, wenn sie mit ROWALID IR additiviert sind {Abb. 6}. Dieses Ergebnis ist umso bemerkenswerter, als besonders schwarze Bauteile mehr IR-Strahlung und damit Wärme absorbieren als helle. Bisher wurde das temperatursenkende Verhalten der Pigmente neben TPU auch quantitativ für TPO, PP, ABS, ABS+PC, PMMA und PVC nachgewiesen. Die Additive können mit allen Farben, auch mit transparenten Einfärbungen, kombiniert werden. Ihre „kühlende“ Wirkung hat auch den Vorteil, dass sich die Kunststoffteile in der Sonnenhitze weniger verformen und eine höhere Steifigkeit und Festigkeit besitzen. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der Teile, da die thermische Belastung (Alterung) moderater ausfällt. Wir sehen für ROWALID IR großes Anwendungspotenzial in unseren TPU-Typen für den Autoinnenraum {Abb. 7}, die etwa zur Herstellung von Instrumententafeln, Ablagen oder Komponenten im oberen Bereich von Mittelkonsolen verwendet werden. Das gilt auch für unsere Softtouch-TPU-Typen. Ihre Haptik bleibt von der Additivierung mit den IR-reflektierenden Pigmenten unbeeinflusst.
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