Zwischen Flexibilität, Belastbarkeit und Verarbeitungsmöglichkeit sowie Formgebung das möglichst beste Verhältnis zu erreichen, ist eine Aufgabe, der sich K-Profile, Bischofszell (Schweiz), seit 30 Jahren widmet. Jetzt hat der Spezialist für […]
Das entwickelte Profil bietet einen Hitzeschutz bei Einsatztemperaturen bis zu 270 °C. (Foto: K-Profile)
Zwischen Flexibilität, Belastbarkeit und Verarbeitungsmöglichkeit sowie Formgebung das möglichst beste Verhältnis zu erreichen, ist eine Aufgabe, der sich K-Profile, Bischofszell (Schweiz), seit 30 Jahren widmet. Jetzt hat der Spezialist für Kunststoffprofile ein Hitzeschutz-Profil jenseits materialtypischer Temperaturbelastung entwickelt.
Im Auftrag eines Maschinenherstellers im Bereich der Schmelzklebstoffherstellung galt es, eine Lösung für die Fertigung eines solchen Hitzeschutz-Profils zu finden, das verschiedene Eigenschaften vereint, die mit konventionellen Kunststoffen im Verfahren der Extrusion bisher nur unzureichend erreicht werden konnten. Einerseits galt durch die geringe Dicke des angestrebten Profils ein wichtiges Augenmerk der Formgebung. Andererseits erforderte der Einsatzzweck eine Hitzebeständigkeit für Einsatztemperaturen bis 270 °C sowie eine Klassifizierung als schwerbrennbar im Bereich V-0 nach Vorschrift UL94.
Allein die Vorgabe der Einsatztemperatur schloss gebräuchliche Standardkunststoffe aus, die für Temperaturen bis 100 °C geeignet sind. Selbst technische Thermoplaste rangieren in Fragen der Hitzebeständigkeit zwischen 100 und 140 °C und damit deutlich unter den vom Kunden vorgegebenen 270 °C. Bekannte Thermoplaste, die für vergleichbar hohe Temperaturen geeignet sind, setzen hingegen der Verarbeitung Grenzen und werden bevorzugt im Spritzgießverfahren verarbeitet. Die Fertigung von Profilen im Extrusionsverfahren konnte im Rahmen der Evaluierung des Kundenprojektes hingegen nicht als praktikabel eingeschätzt werden.
In enger Abstimmung zwischen K-Profile, Rohstofflieferanten und dem Auftraggeber des Entwicklungsprojektes, stand daher die Verarbeitung eines Hightech-Materials aus einer Kombination von PPS und Glasfasern im Zentrum. Versuche wurden mit drei verschiedenen Kombinationen aus PPS in unterschiedlicher Qualität und Glasfasergehalt in verschiedenen Mischverhältnissen durchgeführt. Im Ergebnis lag der Fokus auf drei Varianten, die sich als unterschiedlich geeignet für das Projekt erwiesen:
- Material F bestand aus PPS und 15 % GF. Trotz der gewünschten Hitzebeständigkeit erwies sich diese Kombination als ungeeignet, da seine Verarbeitung nicht optimal den technischen Möglichkeiten entsprach.
- Material R nutzt das gleiche Materialverhältnis, arbeitet jedoch mit unterschiedlichen Verarbeitungshilfsmitteln. Im Ergebnis lässt sich das Material wie gewünscht verarbeiten, erweist sich jedoch wegen der Rohstoffauswahl als erheblich kostenintensiver.
- Material D aus PPS und 40 % GF erfüllt ebenfalls die vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich Belastbarkeit und Verarbeitung.
Parallel dazu konnte die Fertigungstechnik von K-Profile so weit angepasst werden, dass es gelang, im Extrusionsverfahren ein sehr dünnwandiges Profil herzustellen.
Die Wärmeverformungstemperatur (HDT) beträgt dabei bis 270°C. Die Wärmeformbeständigkeit ist ein Maß für die Temperaturbelastbarkeit von Kunststoffen. Wegen deren viskoelastischen Verhaltens gibt es für Kunststoffe keine exakt definierte obere Einsatztemperatur, stattdessen wird eine Ersatzgröße unter definierter Last bestimmt. Diese Temperatur wird auch als Verformungstemperatur unter Last (DTUL) oder Wärmeverformungstemperatur (HDT) bezeichnet. Die beiden gebräuchlichsten Belastungen sind 0,46 MPa (66 psi) und 1,8 MPa (264 psi). Die gängige ASTM-Prüfung ist ASTM D 648, die entsprechende ISO-Prüfung ist ISO 75-1,2.
„Das neu entwickelte Material bietet beeindruckende Möglichkeiten für den Einsatz von Kunststoffprofilen“, erklärt Reinhard Lechthaler, CEO von K-Profile. „Überall dort, wo extreme Temperaturen entstehen, sei es in Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie oder in anderen innovativen Branchen, öffnet es dem Einsatz von Kunststoffprofilen einen sinnvollen Zugang in Entwicklung und Fertigung. Dabei profitieren Kunden vor allen Dingen davon, dass wir, wie bei allen unseren Produkten, in der Lage sind, die höchsten Profileigenschaften auch von Kleinserien ab 500 m bis zu Produktionsmengen von einigen 100.000 m zu gewährleisten.“
