PTS Plastic Technologie Service Marketing- & Vertriebs-GmbH

16.02.2010

Werkstoffherausforderung für die Drachenburg

TPE verleiht Flügel

Für das neueste Highlight aus dem Hause Playmobil, die „Große Drachenburg“, mussten sich die Entwickler gleich mehreren Herausforderungen stellen. Eine davon war der rote Drache, bei dem allein vier der acht eingesetzten Werkzeuge für den Mehrkomponentenspritzguss ausgelegt werden mussten.

Um die vorhandenen Sicherheitsvorschriften zu erfüllen, ist es notwendig Teile, die zu Verletzungen führen könnten, unter anderem durch den Einsatz von Thermoplastischen Elastomeren (TPE) zu „entschärfen“.

Aber die eingesetzten Werkstoffe haben es in sich. Da der Drachenkörper aus ABS besteht, mussten für den Zackenrücken und die Drachenklauen weiche Materialien gefunden werden, die an dem Thermoplast haften.

Fündig wurden die Entwickler bei der PTS Marketing- & Vertriebs- GmbH in Adelshofen-Tauberzell, die das für ABS haftungsmodifizierte PTS-Thermoflex-A1/B (TPS) im Portfolio hat.

Durch die hohe Polarität der PTS-THERMOFLEX-A1 Familie zeigt der Werkstoff zwar gute Haftung an ABS, ließ sich aber beim Flügel des Drachens auf Grund der großen Kontaktfläche zum Werkzeug nicht entformen. Zusätzlich sollte diese Weichkomponente auch noch hochtransparent sein, um die Farbeffekte der Playmobil Designabteilung zu realisieren.

Daher gab Robert Benker, technischer Leiter bei der Geobra Brandstätter GmbH & Co.KG, besser bekannt als Playmobil-Hersteller, nach Überprüfung aller technischen Eigenschaften grünes Licht, eine bis dahin unbekannte Hart/Weich-Verbindung von PTS zu erproben.

Die Werkstoffspezialisten aus Adelshofen entwickelten für die steifen Elemente des Flügels ein ABS-Blend (Handelsname PTS-CREABLEND-F), an dem alle gängigen TPS-Typen (SEBS) und TPV-Werkstoffe (EPDM/PP) haften.

Zum Einsatz für die Weichkomponente der Flügel kam dann ein hochtransparentes TPS (PTS-THERMOFLEX) mit 85 Shore A. Mit diesem von Haus aus einfach zu verarbeitenden unpolaren Werkstoff wurde die automatische Produktion erst ermöglicht.

PTS-CREABLEND-F ist verzugsarm, dimensionsstabil und chemikalienbeständig. Vereinfacht beschrieben verbindet das Material in bisher unbekannter Weise die Dimensionsbeständigkeit von ABS mit der Chemikalienbeständigkeit von PP, was auch für die Automobilindustrie und die Elektrogerätebranche interessant sein dürfte.

Seit 2004 beschäftigt sich die PTS-Gruppe mit der Entwicklung von teilaromatischen galvanisierbaren Spezialpolyamiden und haftungsmodifizierten TPS- oder TPV-Typen, welche sich zu komplexen Hart/Weich-Formteilen verarbeiten lassen.

Solche Thermoplast-Elastomere müssen die Galvanobäder ohne Schaden überstehen und einen Haftverbund mit dem Vorspritzling eingehen, damit keine Galvanoflüssigkeit eindringen kann.

Geeignet als Weichkomponente sind haftungsmodifizierte TPS- oder TPV-Typen, wobei TPV nach der Galvanisierung eine besonders attraktive matte Oberfläche zeigt.

Es sind nur füllstofffreie Materialien geeignet, da die Säuren der Galvanobäder mit kreidehaltigen TPEs reagieren. Hierdurch wird nicht nur das Galvanobad verunreinigt, sondern es findet auch ein sichtbarer chemischer Angriff auf die Oberfläche der Weichkomponente statt.

Für die Hartkomponente stehen dem Konstrukteur nun eine Reihe von verstärkten Spezialpolyamiden mit geringer Verzugsneigung zur Verfügung:

z.B.
DURAMON teilaromatische leichtfließende Polyamide, mineralverstärkt, verzugsarm, mit ästhetischer Oberfläche

DURAMID teilaromatische leichtfließende Polyamide, 30-60 % GF, verzugsarm, mit ästhetischer Oberfläche

PTS-CREAMID-S hochverstärkte Spezialpolyamide, verzugsarm, ästhetische Oberflächen, 30-60 % GF

Mit diesen High-Performance Polyamiden mit Glasfaser oder, für extreme Verzugsfreiheit, mit Spezialmineralien können Hart/Weich-Verbindungen, vorzugsweise mit PTS-UNIPRENE (TPV) für die Galvanisierung gefertigt werden. Nach dem Spritzgießen sind die Teile dann ohne besondere Abdeckung der Weichkomponente zu hochwertigen Anwendungen im „Chrom-Design“ verarbeitbar,

z.B. für       * Bedienknöpfe der Elektro- und Hausgeräteindustrie
                  * Knöpfe für Radio- oder Navigationsgeräte im Automobil
                  * verchromte Blenden mit weicher Dichtkante
                  * Elektro- und Hausgeräte mit weichen Griffen

30.07.08

Selbstverlöschende strahlenvernetzbare glasfaserverstärkte Polyamide - frei von rotem Phosphor und Halogenen

Glasfaserverstärkte und mineralgefüllte strahlenvernetzbare Polyamide, auch mit Flammschutz auf Basis von rotem Phosphor, sind seit geraumer Zeit Stand der Technik.

Bei diesen Werkstoffen gibt es bisher allerdings die Einschränkung, dass selbstverlöschende Materialien nur in phosphor-rotbraun oder in schwarz zur Verfügung stehen.

In nachfolgendem Pyramidenschema wird gezeigt, wie strahlenvernetzbare Polymere, hauptsächlich Polyamide, durch die Bestrahlung auf eine höhere Performance-Ebene gebracht werden.

Die Produkte von technischer oder kommerzieller Bedeutung sind rot oder orange gekennzeichnet.

Gefehlt hat bisher noch die Möglichkeit, verstärkte selbstverlöschende strahlenvernetzbare Werkstoffe in allen Farben herzustellen.

PTS hat deshalb eine neue Familie von PA6.6 Typen mit Glas- bzw. Glas/Mineral-Füllung entwickelt, z.B.

>V-PTS-CREAMID-A3H2G5FR*

PA6.6, 25 % Glas, strahlenvernetzbar, V0/0,8mm, alle Farben möglich

und

>V-PTS-CREAMID-A3H2GK52FR*

PA6.6, 35 % GF/MF-verstärkt, verzugsarm, V0/0,8mm, alle Farben möglich

Mit diesen Werkstoffen können HT-Bauteile für thermische Spitzen weit über dem ehemaligen Schmelzpunkt sowie Bauteile für bleifreies Löten hergestellt werden.

neue hochwertige TPU-Blends für hohe mechanische Festigkeit und gute Flexibilität

PTS hat eine komplette Reihe von ungefüllten und gefüllten PTS-THERMOFLEX-B Typen entwickelt, die für Consumer-Produkte und Automobil-Anwendungen geeignet sind.

Die PTS-Gruppe stellt einen neuen TPV-Werkstoff auf Styrolbasis vor, mit bestem Druckverformungsrest.

Die Besonderheit dieser Werkstofffamilie ist die dynamische Vernetzung des Mittel- und des Endblocks, womit die besten elastischen Werte aller bisher bekannten TPE´s erreicht werden.

Nachfolgende Grafik zeigt, daß sogar Langzeitwerte, z.B. bei 1000h/120°C, immer noch im Bereich von 35% liegen.

Ab dem 2. Halbjahr 2006 vertreibt PTS die hochtransparenten, schlagzähen PANLITE Polycarbonate.

In der PTS-Tochterfirma CPP Creative Polymers werden spezialtypen, Einfärbungen und glasfaserverstärkte Polycarbonate unter dem Namen PTS-CREALON hergestellt.

PTS-CREAMID-B3H2G10*0002:PA6, 50% GF, Standardrezeptur mit großen Längs/Quer-Schwindungsunterschieden und sehr großer Verzugsneigung

PTS-CREAMID-B3H2G10.OS*9200: PA6, 50% GF-Verstärkung (nur schwarz), verzugsärmer als Standardtype und deutlich bessere Oberfläche

PTS-CREAMID-A3H2G10*0002: PA6.6 Standard, 50% GF, nicht modifiziert, sehr große Verzugsneigung

PTS-CREMID-A3H2G10*0108: PA6.6, 50% GF-Verstärkung (nur schwarz), additivmodifiziert, gute Oberfläche und geringere Verzugsneigung

PTS-CREAMID-A3H2G10.OS*0108: PA6.6, 50% GF, additiv- und polymermodifiziert, deutlich verzugsärmer und sehr gute Oberläche

PTS-CREAMID-A3H7G10.1S*0108: PA6.6, 50% GF mit extrem geringen Längs/Quer-Schwindungsunterschieden, additiv- und polymermodifizert für sehr maßgenaue, verzugsarme Teile z.B.: Aluminiumdruckgußersatz für unlackierte Automobilinnenteile

PTS hat unter dem Namen >PTS-CREAMON-B3H2M6* und vielen ähnlichen Werkstoffen verzugsarme teilkristalline Polyamide entwickelt, welche die Maßhaltigkeit von amorphen Werkstoffen mit dem Eigenschaftsspektrum teilkristalliner Produkte verbinden.

Entwickelt wurde diese Produktfamilie für verzugsarme Automobilgehäuseteile. In nachfolgendem Diagramm ist die geringe Verzugsneigung dieser Familie im Vergleich zu glasfaserverstärkten Werkstoffen zu sehen.

CMID = Abkürzung für PTS-CREAMID, PA glasfaserverstärkt
CMON = Abkürzung für PTS-CREAMON, PA hauptsächlich mineralverstärkt

CMID-B3H2G10: PA 6, wärmestabilisiert, 50% GF
CMID-B3H2G6: PA 6, wärmestabilisiert, 30% GF
CMID-B3H2G5: PA 6, wärmestabilisiert, 25% GF
CMON-B3H2WG33: PA 6, wärmestabilisiert, 30% Mineral/Glasfaser
CMON-B3H2WM51: PA 6, wärmestabilisiert, 30% Mineralfaser
CMON-B3H2WM62: PA 6, wärmestabilisiert, 40% Mineralfaser
CMON-B3H2M6: PA6, wärmestabilisiert, 30% Spezial-Mineral

Auch diese Werkstoffe beruhen nicht auf Standard Polyamid 6.6 sondern Werkstoffen, die reaktive Gruppen enthalten und somit deutlich besser vernetzbar sind und erheblich höhere Vernetzungsgrade erzielen als Standard-Werkstoffe.

PTS hat eine umfangreiche Palette an speziellen schlagzähen Polypropylen-Werkstoffen mit bis zu 40 % Verstärkung auf den Markt gebracht.

Die Kerbschlagzähigkeit übertrifft in vielen Fällen die von glasfaserverstärktem Polyamid.

Schläuche aus Polyamid 11 bzw. Polyamid 12 sind die wichtigsten Werkstoffe für automobile Schläuche wie Hydraulikschläuche und Benzinschläuche, ebenso für wasserführende Bauteile.

Diese Werkstoffe haben im Vergleich zu PA6 und PA6.6 ein absolut perfektes Eigenschaftsspektrum mit der einzigen Schwäche des relativ niedrigen Schmelzpunktes.

Durch die Strahlenvernetzung kann die thermische Belastbarkeit drastisch erhöht werden.

Diese vollkommen neu entwickelte TPE-Familie ab 5 Shore A zeichnet sich bei weichen Typen durch die ca. doppelte Reißfestigkeit bei 80°C im Vergleich zu den bisherigen hochmolekularen SEBS-Typen aus.

Typen im mittleren Härtebereich um 60 Shore A haben immerhin noch 50-60 % höhere Festigkeit bei 80°C.

Die gesamte Produktfamilie ist geruchlos und erfüllt alle Automobilinnenraum-Spezifikationen.

PTS verfügt über schäumbare TPE-Werkstoffe für die Extrusion von Schläuchen, Profilen und für Spritzguss Anwendungen ab 5 Shore A. Spezifische Dichten von 0,3 g/cm3 können in der Extrusion erreicht werden.

Ab sofort sind TPE-V Typen (dynamisch vernetztes EPDM/PP) ab 25 Shore A lieferbar.

Die Produkte zeichnen sich durch sehr gutes Fließverhalten, geringe Eigenfarbe und exzellentes elastisches Verhalten aus.

Ab sofort sind haftungsmodifizierte TPE-V Werkstoffe von PTS mit sehr gutem Druckverformungsrest bis 100°C verfügbar für die Werkstoffe PA, PC, PMMA, POM, PBT, PC/ABS-Blends und ABS.