Ultramid (PA) - Broschüre (Europa) - BASF Plastics Portal
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Ultramid ® (PA) Hauptbroschüre (Europa) Ultramid ® im Internet: www.ultramid.de
- Seite 2 und 3: Ultramid ® Die Ultramid ® Marken
- Seite 4 und 5: 4 Ultramid ® im modernen Automobil
- Seite 6 und 7: 6 Ultramid ® im Elektro- und Elekt
- Seite 8 und 9: 8 Ultramid ® für Industrieprodukt
- Seite 10 und 11: 10 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 12 und 13: 12 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 14 und 15: 14 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 16 und 17: 16 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 18 und 19: 18 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 20 und 21: 20 Die Eigenschaften von Ultramid
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- Seite 24 und 25: 24 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 26 und 27: 26 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 28 und 29: 28 Die Eigenschaften von Ultramid
- Seite 30 und 31: 30 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 32 und 33: 32 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 34 und 35: 34 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 36 und 37: 36 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 38 und 39: 38 Die Verarbeitung von Ultramid ®
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- Seite 42 und 43: 42 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 44 und 45: 44 Die Verarbeitung von Ultramid ®
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- Seite 48 und 49: 48 Die Verarbeitung von Ultramid ®
- Seite 50 und 51: 50 Die Verarbeitung von Ultramid ®
<strong>Ultramid</strong> ® (<strong>PA</strong>)<br />
Hauptbroschüre (<strong>Europa</strong>)<br />
<strong>Ultramid</strong> ® im Internet: www.ultramid.de
<strong>Ultramid</strong> ®<br />
Die <strong>Ultramid</strong> ® Marken der <strong>BASF</strong> sind Formmassen auf<br />
der Basis von <strong>PA</strong> 6, <strong>PA</strong> 66, verschiedenen Copolyamiden<br />
wie <strong>PA</strong> 66 / 6 und teilaromatischem Polyamid. <strong>Ultramid</strong> ®<br />
zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit,<br />
Steifigkeit und thermische Beständigkeit aus. Darüber<br />
hinaus bietet <strong>Ultramid</strong> ® gute Zähigkeit bei tiefen Tempe-<br />
raturen, günstiges Gleitreibeverhalten und problemlose<br />
Verarbeitung. Auf Grund seiner hervorragenden Eigen-<br />
schaften ist dieser Werkstoff in nahezu allen Bereichen<br />
der Technik für die verschiedensten Bauteile und Ma-<br />
schinenelemente, als hochwertiger elektrischer Isolier-<br />
stoff und für viele besondere Anwendungen unentbehr-<br />
lich geworden.
UltrAMiD ® – DEr WErKStOFF DEr WAHl …<br />
DiE EiGENSCHAFtEN VON UltrAMiD ®<br />
DiE VErArBEitUNG VON UltrAMiD ®<br />
AllGEMEiNE HiNWEiSE<br />
… im modernen Automobilbau<br />
… im Elektro- und Elektroniksektor<br />
…für Industrieprodukte und Konsumgüter<br />
Sortimentsbeschreibung<br />
Mechanische Eigenschaften<br />
Thermische Eigenschaften<br />
Wasseraufnahme und Maßhaltigkeit<br />
Elektrische Eigenschaften<br />
Brennverhalten<br />
Verhalten gegenüber Chemikalien<br />
Verhalten bei Bewitterung<br />
Verhalten gegen energiereiche Strahlung<br />
Viskosimetrische und molekulare Daten<br />
Verarbeitungstechnische Eigenschaften<br />
Allgemeine Hinweise zur Verarbeitung<br />
Maschinen- und Werkzeugtechnik<br />
Spritzgießverarbeitung<br />
Sonderverfahren<br />
Spanabhebende Bearbeitung<br />
Verbindungsmethoden<br />
Bedrucken, Prägen, Laserbeschriften, Lackieren, Metallisieren<br />
Bedrucken<br />
Konditionieren<br />
Tempern<br />
Sicherheitshinweise<br />
Qualitäts- und Umweltmanagement<br />
Qualitätssicherung<br />
Lieferform und Lagerung<br />
Einfärbungen<br />
<strong>Ultramid</strong> ® und Umwelt<br />
Serviceleistungen<br />
Produktübersicht<br />
Nomenklatur<br />
Stichwortverzeichnis<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
19<br />
22<br />
24<br />
26<br />
27<br />
28<br />
29<br />
30<br />
32<br />
34<br />
38<br />
50<br />
51<br />
52<br />
54<br />
55<br />
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60<br />
62<br />
04 - 09<br />
10 -29<br />
30-53<br />
54 - 63
4<br />
<strong>Ultramid</strong> ® im modernen<br />
Automobilbau<br />
Die sehr hohen Qualitäts- und Sicherheitsansprüche<br />
im modernen Automobilbau stellen große Anforderungen<br />
an die eingesetzten Werkstoffe. <strong>Ultramid</strong> ®<br />
zeichnet sich aus durch sehr gute thermische und<br />
chemische Beständigkeit, dynamische Festigkeit,<br />
Zähigkeit und gute Dauergebrauchseigenschaften.<br />
Diese technischen Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
lassen sich in hervorragender Weise mit den<br />
Schnellkupplungen<br />
intelligenten Konzepten des modernen Automobilbaus<br />
verknüpfen. <strong>Ultramid</strong> ® bietet hierbei aufgrund<br />
seiner breiten Funktionalität ein großes Potenzial<br />
für die wirtschaftlich optimierte Herstellung von<br />
Bauteilen und Baumodulen. Weitere Kriterien wie<br />
Leicht bau weise, Wiederverwertbarkeit und werkstoff-<br />
übergreifende integrierte Systemlösungen zeigen<br />
die Überlegenheit von <strong>Ultramid</strong> ® im Vergleich zu<br />
herkömmlichen Werkstoffen.<br />
Typische Anwendungsbeispiele für <strong>Ultramid</strong> ® im Fahrzeugbau:<br />
Bauteile im Motorraum und in der Motorschmierung, z. B. Ansaugmodule,<br />
Motorabdeckungen, Ölwannen, Ölfiltergehäuse, Ventildeckel,<br />
Zylinderkopfhauben, Nockenwellenzahnräder, Kettenführungsschienen,<br />
Zahnriemenabdeckungen.<br />
Bauteile und Gehäuse für Kühlungen und Lüftungen: z. B. Wasserkästen<br />
für Kühler und Heizungswärmetauscher, Wasserausgleichsbehälter,<br />
Heißwasserregelventile, Thermostatgehäuse, Lüfter, Lüfterzargen.<br />
Bauteile im Kraftstoffversorgungssystem, z. B. Kraftstoff-Filtergehäuse,<br />
Kraftstoffleitungen.
Lichtmaschinenkappe Stoßfängerabstützung<br />
Bauteile in Getrieben, Kupplungen, Kupplungsdrucklagern, Schaltungen<br />
und Tachometer-Antrieben, z. B. Lagerkäfige, Schaltblöcke, -gabeln,<br />
-hebelgelenke, Getriebeanlaufscheiben.<br />
Bauteile am Fahrgestell, z. B. Lenkräder, Lenksäulenhalterungen, Wälzlagerkäfige,<br />
Befestigungsklipse.<br />
Außenbauteile, z. B. Strukturbauteile, Spoiler, Türschweller, Kühlerschutzgitter,<br />
Türaußengriffe, Außenrückspiegelgehäuse, Radblenden.<br />
Bauteile für die elektrische Ausrüstung, z. B. Kabelbinder, -schellen,<br />
-stecker, Scheinwerfergehäuse, Lampensockel, Sicherungskästen.<br />
Bauteile im Fahrzeuginnenraum, z. B. Pedale und Pedalböcke, Hebel<br />
und Bedienelemente, Türgriffe, Ziergitter.<br />
Design-Motorabdeckung<br />
mit integriertem luftfilter<br />
ULTrAMID ® – DEr WErKSToFF DEr WAHL …<br />
5
6<br />
<strong>Ultramid</strong> ® im Elektro- und<br />
Elektroniksektor<br />
Die guten elektrischen Isoliereigenschaften, das<br />
günstige Gleitreibverhalten, die hervorragende<br />
mechanische Festigkeit sowie das breite Sortiment<br />
flammgeschützter Marken machen <strong>Ultramid</strong> ® zu<br />
einem Werkstoff, der in nahezu allen Bereichen der<br />
industriellen Energietechnik, der Elektronik sowie<br />
der Hausgerätetechnik eingesetzt wird.<br />
Energietechnik<br />
Hochisolierende Schalterteile und Gehäuse, Reihen- und Verbindungsklemmen,<br />
Energieverteilungssysteme, Kabelkanäle und -befestigungen,<br />
Schütze und Leistungsschalter, Spulenkörper, Leitungsschutzschalter,<br />
speicherprogrammierbare Steuerungen.<br />
Elektronik<br />
Steckverbinder, elektrische und mechanische Komponenten für EDV-<br />
Geräte und Telekommunikation, Kondensatorbecher, Chip carrier.<br />
Hausgerätetechnik<br />
Hausgerätekomponenten wie Schalter, Magnetventile, Steckvorrichtungen,<br />
Programmsteuergeräte, Gehäuse für Elektrohandwerkzeuge;<br />
elektrische Ausrüstung und Gehäuseteile von Haushaltsgroßgeräten wie<br />
Wasch- und Spülmaschinen und Kleingeräten wie Kaffeeautomaten,<br />
Wasserkocher oder Haartrockner.<br />
Photovoltaik<br />
Anschlussdosen und Steckverbinder.<br />
Stecker<br />
Unwuchtsensor<br />
leistungsschalter
Akkubohrhammer<br />
reihenklemme<br />
ULTrAMID ® – DEr WErKSToFF DEr WAHL …<br />
7
8<br />
<strong>Ultramid</strong> ® für Industrieprodukte<br />
und Konsumgüter<br />
Für Industrieprodukte und Konsumgüter ist<br />
<strong>Ultramid</strong> ® in vielen Anwendungen der Werkstoff<br />
der Wahl, vor allem für mechanisch stark be an-<br />
spruchte Teile. In funktionellen Verpackungen,<br />
z.B. für Lebensmittel, hat sich <strong>Ultramid</strong> ® ebenfalls<br />
hervorragend bewährt.<br />
thermodübel<br />
Bau und Installationstechnik<br />
Mauer- und Fassadendübel, Befestigungselemente im Fassadenbau<br />
und in der Solartechnik, Kabel- und Rohrschellen, Wärmedämmstege<br />
für Fenster.<br />
Sanitärtechnik<br />
Griffe, Beschläge, Armaturen, Lüfter, Durchlauferhitzer, Fittinge.<br />
Haushalt<br />
Sitzmöbel, Stuhlrollen und -kreuze, Kochbestecke, Möbelbeschläge.<br />
Allgemeiner Maschinen- und Apparatebau<br />
Kugellagerkäfige, Zahnräder, Getriebe, Dichtungen, Gehäuse,<br />
Flansche, Verbindungselemente, Schrauben.<br />
Fördertechnik<br />
Rollen, Seilrollen, Laufbuchsen, Transportbehälter, -bänder, -ketten.<br />
Feinwerktechnik<br />
Steuer- und Kurvenscheiben, Zählwerkteile, Übertragungsglieder,<br />
Gestellteile, Schalthebel, Gleitelemente.<br />
Solarstecker
Design-Stuhl Vegetal<br />
Design-Besteck<br />
Feuerlöschkopf<br />
Snowboard-Bindung<br />
ULTrAMID ® ULTrAMID – DEr WErKSToFF DEr WAHL…<br />
® – DEr WErKSToFF DEr WAHL …<br />
9
10<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Unter dem Handelsnamen <strong>Ultramid</strong> ® liefert die <strong>BASF</strong><br />
Polyamide für die Spritzgießverarbeitung und die<br />
Extrusion. Das Sortiment umfasst <strong>PA</strong> 6-Marken<br />
( <strong>Ultramid</strong> ® B), <strong>PA</strong> 66-Marken (<strong>Ultramid</strong> ® A), <strong>PA</strong> 6 / 6T-<br />
Marken ( <strong>Ultramid</strong> ® T ) sowie Sondermarken auf der<br />
Basis von speziellen Copolyamiden, z. B. <strong>PA</strong> 66 / 6.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A wird hergestellt durch Polykondensation<br />
von Hexamethylendiamin und Adipinsäure,<br />
Die wichtigsten Merkmale von <strong>Ultramid</strong> ® sind:<br />
Hohe Festigkeit und Steifigkeit<br />
Sehr gute Zähigkeit<br />
Gute Federeigenschaften<br />
Hervorragende chemische Beständigkeit<br />
Maßhaltigkeit<br />
Geringe Kriechneigung<br />
Hervorragende Gleitreibeigenschaften<br />
Einfache Verarbeitung<br />
Sortimentsbeschreibung<br />
Basis der <strong>Ultramid</strong> ® B- und A-Marken sowie der Copolyamide sind<br />
Polyamid 6, 66 und 6T, die mit verschiedenen Molekulargewichten<br />
oder Viskositäten, mit verschiedenen Additiven, mit Faser- und Mineral-<br />
verstärkung geliefert werden. Detaillierte Angaben zu den einzelnen<br />
Produkten finden sich in der Sortimentsübersicht <strong>Ultramid</strong> ® .<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B durch hydrolytische Polymerisation von<br />
Caprolactam, <strong>Ultramid</strong> ® C durch Polykondensation<br />
oder hydrolytische Polymerisation von Caprolactam,<br />
Hexamethylendiamin und Adipinsäure sowie<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T durch Polykondensation von Caprolactam,<br />
Hexamethylendiamin und Terephthalsäure.<br />
Diese Ausgangsstoffe werden aus petrochemischen<br />
rohstoffen wie Benzol, Cyclohexan und p -Xylol<br />
gewonnen.<br />
Das <strong>Ultramid</strong> ® Sortiment umfasst folgende Produktgruppen:<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B<br />
ist in unverstärktem Zustand zähhart und ergibt Teile mit gutem Dämpfungsvermögen,<br />
die auch im trockenen Zustand und in der Kälte sehr<br />
schockfest sind. Es zeichnet sich durch eine besonders hohe Zähigkeit<br />
und eine einfache Verarbeitung aus.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A<br />
ist in unverstärktem Zustand neben <strong>Ultramid</strong> ® T der Werkstoff mit der<br />
größten Härte, Steifigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit.<br />
Es ist ein bevorzugter Werkstoff für hochbelastete und wärmebeanspruchte<br />
Teile in der Elektrotechnik, im Maschinen-, Fahrzeug- und<br />
Apparatebau.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® C<br />
Diese Bezeichnung tragen Copolyamide aus <strong>PA</strong> 6- und <strong>PA</strong> 66-Bausteinen,<br />
die je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften<br />
aufweisen können.<br />
Tabelle 1: <strong>Ultramid</strong> ® Marken<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Polyamid Chemischer Aufbau Schmelztemperatur [°C]<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B 6 Polycaprolactam – NH (CH2) 5CO 220<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A 66 Polyhexamethylenadipinamid – NH (CH2) 6 NHCO (CH2) 4CO 260<br />
<strong>Ultramid</strong> ® C Copolyamide 66/6 Basis Hexamethylendiamin, Adipinsäure, Caprolactam 243<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T Copolyamide 6/6T Basis Caprolactam, Hexamethylendiamin, Terephthalsäure 298
<strong>Ultramid</strong> ® T<br />
Diese Klasse von teilaromatischen Copolyamiden verfügt über sehr<br />
hohe Wärmeformbeständigkeit (Schmelztemperatur 298 °C), Steifigkeit,<br />
Maßhaltigkeit und konstante mechanische Eigenschaften bei wechseln-<br />
der Feuchtigkeit.<br />
Glasfaserverstärktes <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Diese Werkstoffe zeichnen sich durch besonders hohe mechanische<br />
Festigkeit, Härte, Steifigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Beständigkeit<br />
gegen heiße Schmierstoffe und heißes Wasser aus. Daraus hergestellte<br />
Teile sind besonders maßkonstant und haben eine hohe Zeitstandfestig-<br />
keit. Glasfaserverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® T zeichnet sich darüber hinaus durch<br />
eine außerordentlich hohe Wärmeformbeständigkeit (bis 280 °C) aus.<br />
Verstärkte und unverstärkte Marken mit Brandschutzausrüstung<br />
Die so ausgerüsteten Marken <strong>Ultramid</strong> ® C3U, A3X2G5, A3X2G7,<br />
A3X2G10, A3UG5, B3UG4 und T KR4365 G5 eignen sich besonders<br />
für elektrotechnische Bauteile mit erhöhten Brandschutzanforderungen<br />
und hoher Kriechstromfestigkeit.<br />
Mineralverstärktes <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Die besonderen Vorteile dieser Werkstoffe sind erhöhte Steifigkeit, gute<br />
Maßkonstanz, geringe Verzugsneigung, glatte Oberfläche und gutes<br />
Fließvermögen.<br />
A3Z<br />
Abb. 1: Streckspannung (bei verstärkten Marken Zugfestigkeit) von<br />
ausgewählten <strong>Ultramid</strong> ® Marken bei 23 °C trocken (ISO 527)<br />
B3S<br />
B3EG3, B3ZG3<br />
B3M6<br />
A3K, A3W<br />
A3R, B3L<br />
A3EG6<br />
T KR 4355 G7<br />
A3EG7, B3ZG8<br />
5000 10000 15000<br />
A3EG10<br />
B3WGM24, B3EG6, B3ZG6<br />
A3EG5, A3HG5, B3EG5<br />
A3EG10, A3WG10<br />
T KR 4355 G7<br />
A3EG7, B3G8<br />
A3EG6, A3X2G10, B3EG6<br />
A3EG5, A3X2G7,<br />
B3EG5, B3ZG6<br />
A3X2G5<br />
B3EG3<br />
B3WGM24<br />
T KR 4350<br />
A3K, B3S<br />
B3M6<br />
A3R<br />
B3L<br />
50 100 150 200 250<br />
Streckspannung/Zugfestigkeit [MPa], 23°C, trocken<br />
Elastizitätsmodul [MPa], 23°C, trocken<br />
Abb. 2: Elastizitätsmodul von ausgewählten <strong>Ultramid</strong> ® Marken bei<br />
23 °C, trocken (ISO 527)<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
11
12<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Mechanische Eigenschaften<br />
Das <strong>Ultramid</strong> ® Sortiment bietet Marken mit vielfältigen Kombinationen<br />
mechanischer Eigenschaften.<br />
Das Besondere der unverstärkten Marken ist die ideale Kombination<br />
von mittlerer Festigkeit, Steifigkeit, Zeitständigkeit bei ausgezeichnetem<br />
Zähigkeits- und Gleitreibverhalten.<br />
Diese Vorteile sind zurückzuführen auf die teilkristalline Struktur und<br />
die starken zwischenmolekularen Zusammenhaltskräfte, verursacht<br />
durch die sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen, die zwischen<br />
den Amidgruppen wirken.<br />
Die verstärkten Marken bieten hohe Steifigkeit, hohe Zeitstandfestig-<br />
keit, Härte und Maßhaltigkeit bei überragender Wärmeform- und<br />
Wärmealterungsbeständigkeit.<br />
Stecker<br />
Zugfestigkeit [MPa]<br />
Schubmodul [MPa]<br />
220<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
A3K<br />
T KR 4355 G7<br />
A3EG7<br />
A3WG3<br />
A3EG6<br />
A3EG10<br />
T KR 4355 G7<br />
-50 0 50 100 150 200 250 300<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 4: Schubmodul von <strong>Ultramid</strong> ® A- und T-Marken in Abhängigkeit<br />
von der Temperatur (DIN 53445, trocken)<br />
A3EG5<br />
B3EG6<br />
Temperatur 23°C<br />
T KR 4350<br />
A3K<br />
B3S<br />
Feuchtigkeitsgehalt [%]<br />
Abb. 3: Zugfestigkeit (bei unverstärkten Marken Streckspannung)<br />
von <strong>Ultramid</strong> ® in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt bei 23 °C<br />
(nach ISO 527)
Schubmodul [MPa]<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
B3K<br />
B3M6<br />
B35EG3<br />
B3EG6<br />
-50 0 50 100 150 200 250<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 5: Schubmodul von <strong>Ultramid</strong> ® B-Marken in Abhängigkeit von der<br />
Temperatur (DIN 53445, trocken)<br />
Elastizitätsmodul [MPa]<br />
16000<br />
14000<br />
12000<br />
10000<br />
8000<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
B3WG6, B3EG6<br />
B3EG3, B35EG3<br />
B3WG5<br />
B3WGM24<br />
B3M6<br />
0<br />
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 7: Elastizitätsmodul von verstärkten <strong>Ultramid</strong> ® B-Marken in<br />
Abhängigkeit von der Temperatur (Biegeversuch ISO 178, trocken)<br />
Elastizitätsmodul [MPa]<br />
16000<br />
14000<br />
12000<br />
10000<br />
8000<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
A3WG10, A3EG10<br />
A3WG7, A3EG7<br />
A3WG5, A3EG5,<br />
A3HG5<br />
0<br />
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 6: Elastizitätsmodul von verstärkten <strong>Ultramid</strong> ® A-Marken in<br />
Abhängigkeit von der Temperatur (Biegeversuch ISO 178, trocken)<br />
Elastizitätsmodul [MPa]<br />
16000<br />
14000<br />
12000<br />
10000<br />
8000<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
T KR 4355 G7<br />
A3WG7<br />
T KR 4350<br />
0<br />
A3K<br />
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 8: Zug-Elastizitätsmodul (ISO 527) von <strong>Ultramid</strong> ® T im Vergleich<br />
zu <strong>Ultramid</strong> ® A in Abhängigkeit von der Temperatur, trocken<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
13
14<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Das Sortiment lässt sich nach den Elastizitätsmodulbereichen<br />
der Produkte in sechs Gruppen einteilen:<br />
Zähmodifizierte unverstärkte Marken 1500 - 2000 MPa<br />
Unverstärkte Marken 2700 - 3500 MPa<br />
Mineralverstärkte zähmodifizierte Marken (+GF) 3800 - 4600 MPa<br />
Mineralverstärkte Marken (+GF) 3800 - 9300 MPa<br />
Zähmodifizierte glasfaserverstärkte Marken 5200 -11200 MPa<br />
Glasfaserverstärkte Marken 5200 -16800 MPa<br />
Die mechanischen Eigenschaften werden von der Temperatur, der Zeit,<br />
dem Feuchtigkeitsgehalt und den Herstellungsbedingungen der Probekörper<br />
beeinflusst.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T nimmt hier eine Sonderstellung ein. Es zeichnet sich durch<br />
die weitgehende Unabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von<br />
schwankender Umgebungsfeuchtigkeit aus.<br />
Bei den verstärkten Marken kommt der Einfluss folgender Modifizierungen<br />
auf die Eigenschaften hinzu: z. B. Glasfasergehalt, Glasfaserorientierung,<br />
mittlere Glasfaserlänge, Glasfaserlängenverteilung und<br />
Einfärbung.<br />
Die Streckspannung von trockenem unverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® liegt bei<br />
70 bis 100 MPa, bei verstärkten Marken steigt die Bruchspannung bis<br />
auf 250 MPa an. Das Verhalten bei kurzer einachsiger Zugspannung<br />
wird als Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt (vgl. Abb. 9 -11),<br />
worin der Einfluss von Temperatur, Verstärkung und Feuchtigkeitsgehalt<br />
verdeutlicht wird.<br />
Insbesondere verstärkte Marken zeichnen sich durch hohe Zeitstandsfestigkeit<br />
und geringe Kriechneigung aus.<br />
rundstecker<br />
Schlagzähigkeit, Kälteschlagzähigkeit<br />
Polyamide sind sehr zähe Werkstoffe. Sie eignen sich für Teile, an<br />
deren Bruchsicherheit hohe Anforderungen gestellt werden. Zur Charakterisierung<br />
des Zähigkeitsverhaltens dienen im allgemeinen unter<br />
verschiedenen Bedingungen ermittelte Normprüfwerte (vgl. Sortimentsübersicht<br />
<strong>Ultramid</strong> ® ).<br />
Da die Werte wegen der verschiedenen Prüfanordnungen, Probekörperabmessungen<br />
und Kerbformen nicht direkt miteinander vergleichbar<br />
sind, ermöglichen sie allenfalls einen Vergleich von Formmassen innerhalb<br />
der einzelnen Produktgruppen.<br />
Zur praktischen Beurteilung des Zähigkeitsverhaltens sind Fertigteilprüfungen<br />
unerlässlich, wofür sich z. B. der Fallbolzentest, durchgeführt<br />
an Gehäusen, Platten oder an Testkästchen (vgl. Abb. 12), in Anlehnung<br />
an DIN 53443 Teil 1, bewährt hat. Das Zähigkeitsmaß ist die Schädigungsarbeit<br />
W50 (J ), bei der 50 % der geprüften Teile brechen. Hochschlagzähe<br />
unverstärkte <strong>Ultramid</strong> ® Marken erreichen danach schon im<br />
trockenen Zustand bei 23 °C, teilweise auch in der Kälte, Werte von<br />
> 140 J, d. h. die Teile brechen z. B. nicht beim Aufprall eines 10-kg-<br />
Gewichts aus 1,4 m Höhe (Auftreffgeschwindigkeit 5,3 m /s).<br />
Das Verhalten von <strong>Ultramid</strong> ® bei Schlagbeanspruchung wird allerdings<br />
von vielen Faktoren, in erster Linie von der Formgebung des Bauteils,<br />
der Steifigkeit und des Feuchtigkeitsgehalts des Werkstoffs beeinflusst.
Zugspannung [MPa]<br />
Zugspannung [MPa]<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
B3S B3WG5 °C<br />
T KR 4350<br />
Prüfungsgeschwindigkeit:<br />
50 mm/min<br />
60°C<br />
23°C<br />
80°C<br />
100°C<br />
100<br />
0 1 2 0 1 2<br />
T KR 4355 G7<br />
Prüfungsgeschwindigkeit:<br />
5 mm/min<br />
23°C<br />
60°C<br />
80°C<br />
-20<br />
100°C<br />
150°C<br />
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10<br />
Dehnung [%]<br />
Abb. 11: Spannungs-Dehnungs-Diagramme für <strong>Ultramid</strong> ® T, trocken<br />
nach ISO 527<br />
60<br />
°C<br />
-20<br />
23<br />
23<br />
60<br />
100<br />
120<br />
150<br />
Dehnung [%]<br />
Abb. 9: Spannungs-Dehnungs-Diagramme für <strong>Ultramid</strong> ® B3S und<br />
B3WG5 (trocken) nach ISO 527 ( Prüfgeschwindigkeit 2 mm /min)<br />
Zugspannung [MPa]<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
A3K<br />
100<br />
°C<br />
-20<br />
23<br />
60<br />
0 1 2 0 1<br />
A3EG5<br />
2<br />
°C<br />
-20<br />
23<br />
60<br />
100<br />
120<br />
150<br />
Dehnung [%]<br />
Abb. 10: Spannungs-Dehnungs-Diagramme für <strong>Ultramid</strong> ® A3K und<br />
A3EG5 ( trocken) nach ISO 527 (Prüfgeschwindigkeit 2 mm /min)<br />
B3S<br />
B3L<br />
A3K<br />
50<br />
100<br />
A4K<br />
A3K, A3W<br />
A3Z<br />
>140<br />
+23°C<br />
-20°C<br />
Fallbolzen<br />
Schädigungsarbeit W 50 [J]<br />
P<br />
120<br />
(mm)<br />
Abb. 12: Schlagzähigkeit, ermittelt als Schädigungsarbeit W 50 nach<br />
DIN 53443 Teil 1 ( Testkästchen s = 1,5 mm), von unverstärktem<br />
<strong>Ultramid</strong> ® bei + 23 und - 20 °C, trocken (ungefärbt)<br />
1,5<br />
1,5<br />
40<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
15
16<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Wie aus Abbildung 13 ersichtlich, gibt es die <strong>Ultramid</strong> ® Marken in den<br />
unterschiedlichsten Kombinationen von Schlagzähigkeit und Steifigkeit.<br />
Je nach Anwendung, Anforderung, Konstruktion und Verarbeitung kön-<br />
nen unverstärkte, höhermolekulare, glasfaserverstärkte, mineralgefüllte<br />
oder zähmodifizierte Produkte mit jeweils optimaler Zähigkeits-Steifig-<br />
keits-Relation gewählt werden.<br />
Auch die folgenden Hinweise sollten bei der Wahl geeigneter Werk-<br />
stoffe beachtet werden.<br />
Feuchtigkeit fördert die Zähigkeit von <strong>Ultramid</strong> ® , auch in der Kälte. Bei<br />
glasfaserverstärkten Marken nimmt die Zähigkeit von Fertigteilen mit<br />
steigendem Glasfasergehalt ab, während die Werte der Schlagbiege-<br />
prüfung von Normprobekörpern und die Festigkeit ansteigen. Dieser<br />
Effekt ist auf die unterschiedliche Glasfaserorientierung zurückzuführen.<br />
Hochmolekulare unverstärkte Produkte haben sich für dickwandige<br />
technische Teile mit hohen Anforderungen an die Schlagzähigkeit<br />
bewährt.<br />
Die zähmodifizierten unverstärkten <strong>Ultramid</strong> ® Typen wie B3L weisen<br />
schon trocken eine hohe Schlagzähigkeit auf. Sie werden eingesetzt,<br />
wenn eine Konditionierung oder eine Zwischenlagerung zur Feuchtigkeitsaufnahme<br />
nicht wirtschaftlich ist oder wenn höchste Kerb- oder<br />
Kälteschlagzähigkeit gefordert ist.<br />
Programmwahlschalter<br />
Neben den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen beeinflusst auch die<br />
Formteilgeometrie die Schädigungsarbeit in hohem Maße, und zwar<br />
mit den daraus resultierenden Widerstandsmomenten, wobei besonders<br />
die Wanddicken und Kerbradien zu nennen sind. Selbst Ort und<br />
Geschwindigkeit bei der Beanspruchung sind für das Ergebnis von<br />
großer Bedeutung.<br />
Verhalten bei langzeitiger statischer Beanspruchung<br />
Die Beanspruchung eines längere Zeit statisch belasteten Werkstoffs<br />
ist durch eine konstante Spannung oder Dehnung geprägt. Aufschluss<br />
über das Dehn-, Festigkeits- und Spannungs-Relaxations-Verhalten<br />
unter Dauerbelastung geben der Zeitstandzugversuch nach ISO 899<br />
und der Spannungs-Relaxations-Versuch nach DIN 53441.<br />
Dargestellt werden die Ergebnisse als Kriechkurven, Kriechmodullinien,<br />
Zeitspannungslinien und isochrone Spannungs-Dehnungs-Linien<br />
(Abb. 14, 15). Die hier für Normalklima DIN 50014 – 23 / 50-2 wiedergegebenen<br />
Diagramme sind nur ein Ausschnitt aus unseren umfangreichen<br />
Untersuchungsergebnissen.<br />
Weitere Werte und Diagramme für andere Temperatur- und Klimabedingungen<br />
können beim Ultra-Infopoint angefordert oder dem<br />
Programm „Campus“ entnommen werden. Die bei einachsiger Zugbeanspruchung<br />
ermittelten Dimensionierungs-Kennwerte ermöglichen es<br />
auch, das Werkstoffverhalten bei mehrachsiger Beanspruchung richtig<br />
einzuschätzen.<br />
Verhalten bei schwingender Beanspruchung, Schwingfestigkeit<br />
Technische Teile werden häufig auch durch dynamische Kräfte beansprucht,<br />
vor allem bei Wechsel- oder Schwingungsbeanspruchungen,<br />
die periodisch in stets gleicher Weise auf das Konstruktionsteil einwirken.<br />
Das Verhalten eines Werkstoffs gegenüber solchen Beanspruchungen<br />
wird in Dauerprüfungen unter Zug-Druck-Belastung ( Probenform<br />
nach DIN 53455, Nr. 3) bis zu sehr großen Lastspielzahlen ermittelt.<br />
Die Ergebnisse sind in Wöhler-Diagrammen dargestellt, die man durch<br />
Auftragen der aufgebrachten Spannung über der jeweils erreichten<br />
Schwingspielzahl erhält (Abb. 16).
Schädigungsarbeit W 50 [J]<br />
Zugspannung [MPa]<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
NK 23/50<br />
0 1<br />
10<br />
10 3 4 10<br />
4 5x10 h<br />
120°C<br />
10 h<br />
10<br />
10<br />
extrapoliert<br />
2 0 1 2<br />
Dehnung [%]<br />
Abb. 15: Isochrone Spannungs-Dehnungs-Linien von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
A3WG10 nach ISO 899 im Normalklima 23 / 50 und bei 120 °C<br />
(trocken)<br />
B3ZG3<br />
B35EG3<br />
B3ZG6<br />
B3WM602 T KR 4355 G7<br />
B3WGM24 A3WG6<br />
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000<br />
Elastizitätsmodul [MPa]<br />
Abb. 13: Schlagzähigkeit, ermittelt als Schädigungsarbeit W50 nach<br />
DIN 53443 Teil 1 (vgl. Abb. 12), und Elastizitätsmodul (ISO 527) von<br />
verstärktem <strong>Ultramid</strong> ® bei 23 °C, trocken<br />
3<br />
4<br />
Zugspannung [MPa]<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
NK 23/50<br />
10 h<br />
0 1 2 0 1 2<br />
Dehnung [%]<br />
10<br />
3<br />
4<br />
10<br />
10<br />
5<br />
120 °C<br />
10 h<br />
10<br />
10<br />
3<br />
4<br />
extrapoliert<br />
Abb. 14: Isochrone Spannungs-Dehnungs-Linien von <strong>Ultramid</strong> ® A3K<br />
nach ISO 899 im Normalklima 23 / 50 und bei 120 °C (trocken)<br />
Spannung [MPa]<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
4<br />
1000<br />
Temperatur 23°C<br />
1 = A3WG7<br />
2 = B3WG6<br />
3 = A3HG5<br />
1<br />
2<br />
3<br />
10 000 100 000 1000 000 10 000 000<br />
Schwingspielzahl<br />
Abb. 16: Schwingfestigkeit von glasfaserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® A und B.<br />
Spannungsausschlag in Abhängigkeit von der Schwingspielzahl,<br />
normalfeucht (NK 23 / 50)<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
17
18<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Bei der Übertragung der Prüfergebnisse in die Praxis ist zu berücksich-<br />
tigen, dass sich die Werkstücke bei hoher Lastwechselfrequenz infolge<br />
innerer Reibung stark erwärmen können.<br />
Für diese Fälle sind die bei höheren Temperaturen gemessenen Kurven<br />
heranzuziehen (Abb. 17).<br />
Reibungs- und Verschleißverhalten<br />
Die glatte, zähharte Oberfläche, die kristalline Struktur, die hohe Wärmebeständigkeit<br />
und die Widerstandsfähigkeit gegen Schmierstoffe,<br />
Kraftstoffe und Lösungsmittel machen <strong>Ultramid</strong> ® zu einem idealen<br />
Werkstoff für gleitbeanspruchte Bauteile. Hervorzuheben sind die guten<br />
Notlaufeigenschaften: Während metallische Werkstoffe bei Trockenlauf<br />
zum „Fressen“ neigen, sind Gleitpaarungen mit <strong>Ultramid</strong> ® auch ohne<br />
Schmierung funktionstauglich.<br />
Verschleiß und Reibung sind Systemeigenschaften, die von vielen Parametern<br />
abhängen, z. B. von der Werkstoffpaarung, der Oberflächenbeschaffenheit,<br />
der Geometrie der sich berührenden Gleitelemente, dem<br />
Zwischenmedium (Schmierstoff) und der Beanspruchung aufgrund<br />
äußerer Bedingungen wie Belastung, Geschwindigkeit und Temperatur.<br />
Gleitverschleißverhalten<br />
Die wichtigsten Einflüsse auf die Höhe des Gleitverschleißes und des<br />
Gleitreibungskoeffizienten von <strong>Ultramid</strong> ® sind die Härte und Oberflächenrauhigkeit<br />
der Gleitpartner, der Flächendruck, die Gleitstrecke, die<br />
Gleitflächentemperatur und die Schmierung. Abbildung 18 zeigt<br />
Reibungs- und Verschleißwerte verschiedener <strong>Ultramid</strong> ® Marken für<br />
zwei Rauigkeitsgrade, ermittelt in einem bestimmten Tribosystem.<br />
Durch niedrige Gleitreibungszahl und Gleitverschleißrate (Verschleiß-<br />
intensität S in µm / km) zeichnen sich, insbesondere <strong>Ultramid</strong> ® A3R<br />
sowie die mineralgefüllten Marken aus.<br />
Tropfenschlag und Kavitation<br />
Für diese Verschleißbeanspruchungen, die beispielsweise bei Wasser-<br />
pumpenbauteilen eine wichtige Rolle spielen, hat sich <strong>Ultramid</strong> ® dem<br />
Aluminium als überlegen erwiesen.<br />
Strahlverschleiß<br />
Dieser Beanspruchungsart, verursacht durch in Luft- oder Flüssigkeitsströmen<br />
mitgeführte körnige Feststoffe, sind z. B. Lüfter oder Kfz-Spoiler<br />
ausgesetzt. Das günstige elastische Verhalten von <strong>Ultramid</strong> ® führt zu<br />
einer hohen Widerstandsfähigkeit.<br />
Spannung [MPa]<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
Temperatur 90°C<br />
1 = A3WG7<br />
2 = B3WG6<br />
3 = A3HG5<br />
40<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
1000 10 000 100 000 1000 000 10 000 000<br />
Schwingspielzahl<br />
Abb. 17: Schwingfestigkeit von glasfaserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® A und B.<br />
Spannungsausschlag in Abhängigkeit von der Schwingspielzahl (90 °C)<br />
Gleitreibungszahl [µ]<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
gemittelte Rautiefe gemittelte Rautiefe<br />
R = 0,15-0,20 µm<br />
1,0<br />
R = 2,0-2,6 µm<br />
z z<br />
A3WG6<br />
A3K<br />
A3R<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
A3WG6<br />
A3R<br />
A3K<br />
0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 10<br />
Verschleißintensität S [µm/km]<br />
Abb. 18: Gleitreibungszahl und Verschleißintensität von unverstärktem<br />
und faserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® . Tribosystem: Prüfapparatur Stift / Schei-<br />
be, p = 1 MPa, v = 0,5 m /s Gleitpartner: Stahl Cr 6/800 HV, technisch<br />
trocken
Motorölwanne<br />
thermische Eigenschaften<br />
<strong>Ultramid</strong> ® hat außerordentlich hohe Schmelztemperaturen:<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B: 220 °C<br />
<strong>Ultramid</strong> ® C: 243 °C<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A: 260 °C<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T: 298 °C<br />
Aufgrund seiner teilkristallinen Struktur und der starken Wasserstoff-<br />
brückenbindungen ist <strong>Ultramid</strong> ® auch bei erhöhter Temperatur bis in<br />
die Nähe des Schmelzbereiches formbeständig.<br />
Unter den teilkristallinen Thermoplasten hebt sich <strong>Ultramid</strong> ® durch<br />
geringe Längenausdehnungskoeffizienten ab.<br />
Besonders die verstärkten Marken sind bei Temperaturänderungen sehr<br />
maßhaltig. Bei den glasfaserverstärkten Marken ist die Längenausdeh-<br />
nung jedoch von der Orientierung der Fasern abhängig.<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
19
20<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Verhalten bei Temperatureinwirkung<br />
Das Verhalten von Bauteilen aus <strong>Ultramid</strong> ® in der Wärme ist außer von<br />
den produktspezifischen thermischen Eigenschaften auch von Dauer<br />
und Art der Temperatureinwirkung und der mechanischen Belastung<br />
abhängig. Ferner übt die Gestaltung der Teile einen Einfluss aus. Die<br />
Wärmeformbeständigkeit von Teilen aus <strong>Ultramid</strong> ® ist deshalb nicht<br />
ohne weiteres anhand der Temperaturwerte aus den verschiedenen<br />
genormten Prüfungen abzuschätzen, so wertvoll sie zur Orientierung<br />
und zum Vergleich auch sein mögen.<br />
Einen guten Einblick in das Temperaturverhalten liefern die im Torsionsschwingungsversuch<br />
nach DIN 53445 in Abhängigkeit von der Temperatur<br />
gemessenen Schubmodul- und Dämpfungswerte. Der Vergleich<br />
der Schubmodulkurven (Abb. 4, 5) gibt Aufschluss über das unterschiedliche<br />
mechanisch-thermische Verhalten bei geringen Deformationsbeanspruchungen<br />
und -geschwindigkeiten. Nach den praktischen<br />
Erfahrungen stimmt die Wärmeformbeständigkeit von optimal gefertigten<br />
Teilen gut mit den im Torsionsversuch ermittelten Temperaturbereichen<br />
überein, in denen die beginnende Erweichung deutlich wird.<br />
Für die Anwendung in elektrischen Geräten ist meist die Prüfung der<br />
Wärmesicherheit nach VDE 0470 § 4b (Kugeleindruckverfahren) vorgeschrieben.<br />
Die Anforderungen dieser Prüfung bei 125 °C für Träger<br />
spannungsführender Teile werden von Fertigteilen aus allen <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Marken erfüllt. Auch höhere Temperaturen können mit <strong>Ultramid</strong> ®<br />
erreicht werden. Hierfür empfehlen sich die verstärkten Marken.<br />
Drehmomentstützen<br />
Wärmealterungsbeständigkeit<br />
Für Teile mit langandauernder Temperaturbeanspruchung eignet sich<br />
stabilisiertes <strong>Ultramid</strong> ® , gekennzeichnet mit K, E, H oder W als zweitem<br />
Buchstaben der Nomenklatur.<br />
Merkmale und Wirksamkeit dieser Stabilisierung sind am Beispiel von<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A in Tabelle 2 zusammengestellt.<br />
Zum Vergleich der Wärmealterungsbeständigkeit, d. h. des Verhaltens<br />
der verschiedenen <strong>Ultramid</strong> ® Marken bei langandauernder Temperatureinwirkung,<br />
eignen sich der Temperatur-Index ( TI ) aus dem thermischen<br />
Langzeitverhalten (5000 bzw. 20000 h) und das Halbzeitintervall<br />
(HIC) nach IEC 216. Für <strong>Ultramid</strong> ® sind der Abfall der Zugfestigkeit und<br />
der Schlagzugzähigkeit auf den Grenzwert (50 % des Ausgangswertes)<br />
geeignete Beurteilungskriterien.<br />
Diagramme der thermischen Beständigkeit, d. h. die graphische Darstellung<br />
der bei verschiedenen Prüftemperaturen gemessenen Zeiten<br />
für die Änderung des Ausgangswertes bis zum Grenzwert, sind in<br />
Abbildung 19 beispielhaft für einige unverstärkte <strong>Ultramid</strong> ® Marken<br />
wiedergegeben. Die TI-Werte sind auch in der Eigenschaftstabelle der<br />
Sortimentsübersicht zusammengestellt.
Tabelle 2: Stabilisierte <strong>Ultramid</strong> ® A-Marken<br />
Kennzeichnung K E H W<br />
Beispiel ohne GF A3K A3W<br />
Beispiel mit GF A3EG6 A3HG5 A3WG6<br />
Eigenfarbe farblos farblos braun grünlich<br />
Wirksamkeit<br />
an der Luft 120 °C für � 50<br />
ohne GF Tage 200 700 1000<br />
mit GF Tage > 1500 > 2000 > 2000<br />
Heißwasser,<br />
Kühlflüssigkeiten<br />
(•) •* •*<br />
Freibewitterung • • • •<br />
Motor-, Getriebeöle • • • • •<br />
elektrische Eigenschaften • • • (•)<br />
•• = besonders gut geignet<br />
• = geignet bzw. günstig zu bearbeiten<br />
(•) = geignet, mit Einschränkungen<br />
* A3HG6 HR, A3WG6/7 HRX<br />
Tage<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
1<br />
0,1<br />
Stunden<br />
100 000<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
1<br />
A3K<br />
A3W<br />
B3S<br />
T KR 4350<br />
80 100 140 160 180<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 19: Wärmealterungsbeständigkeit von unverstärkten <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Marken bei Temperatureinwirkung (GTP, graphisches Temperaturprofil)<br />
nach IEC 216-1; Eigenschaftsgrenzwert: 50 % Zugfestigkeit<br />
Schleifgerätgehäuse<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
21
22<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Wärmealterungsbeständigkeit in heißen Schmierstoffen,<br />
Kühlflüssigkeiten und in Lösungsmitteln<br />
Voraussetzung für die vielfältige technische Anwendung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
insbesondere im Fahrzeugbau, z. B. für Bauteile im Motorölkreis-<br />
lauf oder in Getrieben, ist seine ausgezeichnete Dauerbeständigkeit<br />
gegen heiße Schmierstoffe, Kraftstoffe, Kühlflüssigkeiten sowie gegen<br />
Lösungs- und Reinigungsmittel. Wie Biegefestigkeit und Schlagzähig-<br />
keit von glasfaserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® A und T bei Lagerung in heißen<br />
Schmierstoffen (120 °C) und Kühlflüssigkeiten beeinflusst werden, kann<br />
aus Abbildung 20 entnommen werden. Gegen Schmierstoffe und heiße<br />
Kühlflüssigkeiten sind die Marken mit H- und W-Stabilisierung beson-<br />
ders beständig. Für Anwendungen in Kfz-Kühlkreisläufen hat sich z. B.<br />
A3HG6 HR besonders bewährt.<br />
1 = A3HG5 in Shell Motoröl; HD 15 w 40 bei 120°C<br />
2 = A3HG5 in Shell Spirax; HD 90 bei 120°C<br />
3 = A3HG5 in Shell Spirax; EP 90 bei 120°C<br />
4 = A3HG5 in Schmierfett; Klüber Isoflex LDS<br />
bei 120°C<br />
5 = A3EG6, A3WG6 in Glysantin / Wasser (1:1)<br />
bei 106°C<br />
6 = A3HG6HR in Glysantin / Wasser (1:1)<br />
bei 108°C<br />
7 = T KR 4355 G7 in Shell Spirax bei 120°C<br />
8 = T KR 4355 G7 in Glysantin / Wasser (1:1)<br />
bei 110°C<br />
Schlagzähigkeit [kJ/m 2 ] Biegefestigkeit [MPa]<br />
260<br />
240<br />
220<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
Wasseraufnahme und Maßhaltigkeit<br />
Eine Besonderheit von Polyamid im Vergleich zu anderen Thermoplasten<br />
ist seine Wasseraufnahme. Formteile nehmen in Wasser oder<br />
in feuchter Luft, je nach deren relativer Feuchte und abhängig von<br />
Zeit, Temperatur und Wanddicke, eine bestimmte Menge Wasser auf,<br />
wobei die Maße geringfügig zunehmen. Die Gewichtszunahme bei<br />
Sättigung ist von der <strong>Ultramid</strong> ® Marke abhängig und in der Tabelle der<br />
Sortimentsübersicht zusammengestellt. Wie die Feuchtigkeitsaufnahme<br />
bei Sättigung von der relativen Feuchtigkeit abhängt, ergibt sich aus<br />
Abbildung 21.<br />
3<br />
2<br />
2<br />
3<br />
7<br />
6<br />
5<br />
0 500 1000 1500 2000<br />
4<br />
1<br />
1<br />
5<br />
6<br />
8<br />
4<br />
Lagerdauer [Stunden]<br />
Abb. 20: Biegefestigkeit �GB (ISO 178) und Schlagzähigkeit a n (ISO 179) von <strong>Ultramid</strong> ® A3HG5, A3EG6, A3WG6, A3HG6HR und T KR 4355 G7 nach<br />
Lagerung in heißen Schmierstoffen und in Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Lagerungstemperatur (Messungen bei 23 °C) und der Lagerungsdauer
Abbildung 22 und 23 zeigen die Wasseraufnahme von <strong>Ultramid</strong> ® in<br />
Abhängigkeit von der Lagerungszeit bei verschiedenen Versuchsbedin-<br />
gungen. Es fällt dabei auf, dass <strong>Ultramid</strong> ® T im Vergleich zu den <strong>PA</strong> 6-<br />
und <strong>PA</strong> 66-Typen deutliche Vorteile bei der Feuchtigkeitsaufnahme<br />
bietet.<br />
Wie aus der <strong>Ultramid</strong> ® Sortimentsübersicht ersichtlich ist, erhöhen sich<br />
bei der Wasseraufnahme die Schlagzähigkeit, die Reißdehnung und<br />
die Neigung zum Kriechen, während Festigkeit, Steifigkeit und Härte<br />
abnehmen.<br />
Vorausgesetzt, dass das Wasser im Formteil gleichmäßig verteilt<br />
ist, ergibt sich bei unverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® A und <strong>Ultramid</strong> ® B eine<br />
maximale Volumenzunahme von ca. 0,9 % und eine mittlere Längenzunahme<br />
von 0,2 bis 0,3 % pro 1 gew. % aufgenommenen Wassers.<br />
Die Maßänderung der glasfaserverstärkten Marken beträgt längs zur<br />
Faserrichtung weniger als 0,1 % pro 1 %. Dadurch sind diese Marken,<br />
wie auch die mineralgefüllten Marken, bei wechselnder Feuchtigkeit<br />
besonders maßkonstant.<br />
Wasseraufnahme [%]<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
1<br />
B3EG6,<br />
80°C<br />
s = 2 mm<br />
10<br />
in Wasser<br />
NK 23/50<br />
20<br />
B3EG6, 20°C<br />
40 60 80 100 150<br />
B3S, 20°C<br />
B3S<br />
B3EG6<br />
200 250<br />
t<br />
Zeit [d]<br />
Abb. 22: Wasseraufnahme von <strong>Ultramid</strong> ® B in Abhängigkeit von der<br />
Lagerzeit und den Konditionierbedingungen, Schichtdicke 2 mm<br />
Feuchtigkeitsaufnahme [%]<br />
Wasseraufnahme [%]<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
10<br />
0 20 40 60 80 100<br />
rel. Luftfeuchtigkeit [%]<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
Temperaturbereich 10°C bis 70°C<br />
A3EG6, 80°C<br />
0<br />
1 10<br />
s = 2 mm<br />
in Wasser<br />
NK 23/50<br />
20<br />
B3S<br />
A3K<br />
B3EG6<br />
A3EG6<br />
Abb. 21: Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von <strong>Ultramid</strong> ® A und B in<br />
Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit im Temperaturbereich<br />
von 10 °C bis 70 °C (Streuung ± 0,2 bis 0,4 % absolut)<br />
A3EG6, 20°C<br />
T KR 4355 G7<br />
40 60 80 100 150<br />
A3K, 20°C<br />
T KR 4355 G7, 80°C<br />
A3K<br />
A3EG6<br />
t<br />
200 250<br />
Zeit [d]<br />
Abb. 23: Wasseraufnahme von <strong>Ultramid</strong> ® A und T in Abhängigkeit von<br />
der Lagerzeit und den Konditionierbedingungen, Schichtdicke 2 mm<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
23
24<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Elektrische Eigenschaften<br />
Die überragende Bedeutung von <strong>Ultramid</strong> ® in der Elektrotechnik, ins-<br />
besondere für elektrische Isolierteile und Gehäuse in der Energietech-<br />
nik, beruht auf den guten Isoliereigenschaften ( Durchgangs- und Ober-<br />
flächenwiderstand ) in Verbindung mit hoher Durchschlag- und Kriech-<br />
stromfestigkeit sowie günstigem Verhalten in der Wärme und bei der<br />
Alterung. <strong>Ultramid</strong> ® gehört damit zu den hochwertigen Isolierstoffen.<br />
Sobald hohe Anforderungen an das Brandverhalten bestehen, kommen<br />
bevorzugt die brandgeschützten Marken zum Einsatz. Bezüglich der<br />
elektrischen Eigenschaften ist dabei folgendes zu beachten:<br />
Die Produkte zeichnen sich durch eine hohe Kriechstromfestigkeit<br />
aus, die durch den Feuchtigkeitsgehalt des Materials nur wenig<br />
beeinträchtigt wird.<br />
Der spezifische Durchgangswiderstand und der Oberflächenwider-<br />
stand sind sehr hoch; bei erhöhter Temperatur und auch bei<br />
höherem Wassergehalt nehmen diese Werte ab.<br />
Bei Einsatz unter sogenannten „erschwerenden Bedingungen“ ist es<br />
wie bei allen elektrischen Isolierstoffen üblich, durch entsprechende<br />
konstruktive Maßnahmen eine kontinuierliche Betauung durch<br />
Schwitz- oder Kondenswasser zu vermeiden.<br />
Ungünstige Einsatzbedingungen wie Stauwärme in Kombination<br />
mit hoher Luftfeuchtigkeit, feuchtwarmes Klima oder schlechte<br />
Entlüftung können das Isolationsverhalten beeinträchtigen.<br />
Aus diesen Gründen sollte die Funktionsfähigkeit der Bauteile in jedem<br />
Anwendungsfall sorgfältig geprüft werden. Die elektrischen Prüfwerte<br />
sind in der Sortimentsübersicht zusammengestellt.<br />
Der prinzipielle Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit auf die elek-<br />
trische Durchschlagfestigkeit und den spezifischen Durchgangswider-<br />
stand von <strong>Ultramid</strong> ® A3X2G… und T KR 4355 G7 ergibt sich weiterhin<br />
aus Abbildung 24-26.<br />
Die Marken <strong>Ultramid</strong> ® A3X2G… und T KR 4365 G5 sind gegen die<br />
Bildung von Zersetzungsprodukten des roten Phosphors, wie sie bei<br />
phosphorflammgeschützten Polyamiden prinzipiell auftreten können,<br />
speziell stabilisiert. Vor dem Einsatz, insbesondere bei extremen Bedin-<br />
gungen von Wärme und Feuchtigkeit, sollte aber – wie bei allen elekt-<br />
rischen Isolierstoffen – durch Prüfungen und konstruktive Maßnahmen<br />
sichergestellt werden, dass die Betriebssicherheit der Teile gegeben ist.<br />
Übersichten, Tabellen und Beispiele zur Anwendung von flamm-<br />
geschütztem <strong>Ultramid</strong> ® in der Elektrotechnik enthält die <strong>Broschüre</strong><br />
„<strong>Ultramid</strong> ® FRee und Ultradur ® FRee“.<br />
elektrische Durchschlagfestigkeit E d [kV/mm]<br />
30<br />
20<br />
10<br />
25°C<br />
65°C<br />
80°C<br />
A3EG6<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8<br />
Feuchtigkeitsgehalt [%]<br />
Abb. 24: Elektrische Durchschlagfestigkeit von <strong>Ultramid</strong> ® A3EG6 bei<br />
verschiedenen Temperaturen in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt<br />
( DIN 53481; Schichtdicke 3 mm)
Autotürgriffe<br />
spezifischer Durchgangswiderstand [Ohm · cm]<br />
10 16<br />
10 15<br />
10 14<br />
10 13<br />
10 12<br />
10 11<br />
10 10<br />
10 9<br />
10 8<br />
10 7<br />
10 6<br />
10 5<br />
2<br />
1<br />
1 = A3EG6, A3HG5<br />
2 = A3X2G5, A3WG6<br />
trocken<br />
2% Feuchte<br />
gesättigt<br />
1<br />
2<br />
40 60 80 100 120 140 160<br />
2<br />
1<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 25: Spezifischer Durchgangswiderstand von glasfaserverstärktem<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A bei verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten in Abhängigkeit<br />
von der Temperatur (DIN 53482)<br />
spezifischer Durchgangswiderstand [Ohm · cm]<br />
10 16<br />
10 15<br />
10 14<br />
10 13<br />
10 12<br />
10 11<br />
10 10<br />
10 9<br />
10 8<br />
10 7<br />
T KR 4355 G7 (feucht)<br />
T KR 4355 G7 (trocken)<br />
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 26: Spezifischer Durchgangswiderstand von glasfaserverstärktem<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T im trockenen und luftfeuchten (konditionierten) Zustand in<br />
Abhängigkeit von der Temperatur ( IEC 93)<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
25
26<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Brennverhalten<br />
Allgemeine Hinweise<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A und B beginnen, sich oberhalb 310 °C, <strong>Ultramid</strong> ® T oberhalb<br />
350 °C langsam zu zersetzen. Im Temperaturbereich von 450 °C<br />
bis 500 °C bilden sich brennbare Gase, die nach ihrer Zündung weiter<br />
brennen. Diese Vorgänge werden von vielen Faktoren beeinflusst, so<br />
dass, wie bei allen brennbaren festen Stoffen, kein definierter Flammpunkt<br />
angegeben werden kann. Die Zersetzungsprodukte riechen nach<br />
verbranntem Horn. Als Zersetzungsprodukte bei der Verschwelung und<br />
Verbrennung entstehen im wesentlichen Kohlendioxid und Wasser, je<br />
nach Sauerstoffangebot geringe Mengen Kohlenmonoxid und neben<br />
Stickstoff in geringem Umfang stickstoffhaltige Verbindungen. Nach<br />
toxikologischen Untersuchungen sind die im Temperaturbereich bis<br />
400 °C entstehenden Zersetzungsprodukte weniger giftig als die von<br />
Holz; bei höheren Temperaturen ist die Toxizität vergleichbar. Der Heizwert<br />
Hu nach DIN 51900 beträgt 29000 bis 32000 kJ / kg (unverstärkte<br />
Marken).<br />
Prüfungen<br />
Elektrotechnik<br />
Zur Beurteilung des Brennverhaltens elektrischer Isolierstoffe werden<br />
verschiedene Werkstoff-Prüfungen durchgeführt.<br />
In <strong>Europa</strong> wird häufig die Glühdrahtprüfung nach IEC 60695 gefordert.<br />
Die Einstufungen des <strong>Ultramid</strong> ® Sortiments sind in Tabelle 3 zusammengefasst.<br />
Eine weitere Prüfung an stabförmigen Proben ist die<br />
Einstufung nach „UL 94 - Standard, Tests for Flammability of Plastic<br />
Materials for Parts in Devices and Appliances“ der Underwriters Laboratories<br />
Inc. / USA. Fast alle unverstärkten Marken sind nach diesen<br />
Prüfverfahren in die Klasse UL 94V-2 eingestuft. Das unverstärkte<br />
flammgeschützte <strong>Ultramid</strong> ® C3U erreicht die Einstufung UL 94V-0.<br />
Darüber hinaus fordert die IEC 60335 für stromführende Bauteile in<br />
unbeaufsichtigten Haushaltsgeräten u. a. das Bestehen des GWIT 775.<br />
Die verstärkten Marken erfordern eine Brandschutzausrüstung, um<br />
eine entsprechend günstige Einstufung zu erreichen. Beispiele sind<br />
die Marken <strong>Ultramid</strong> ® A3X2G…, A3UG5 (mit Glasfaserverstärkung),<br />
B3UG4 und <strong>Ultramid</strong> ® T KR 4365 G5. Die brandschutztechnischen<br />
Eigenschaften sind in Tabelle 3 zusammengestellt.<br />
Verkehrswesen<br />
Für das Anwendungsgebiet Fahrzeugbau gilt DIN 75200 als Prüfverfahren<br />
zur Ermittlung der Brennbarkeit der Werkstoffe im Fahrzeuginnenraum.<br />
Plattenförmige Proben werden in horizontaler Anordnung mit<br />
einer Bunsenbrennerflamme geprüft, ein mit FMVSS 302 (USA) weitgehend<br />
übereinstimmendes Verfahren. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich,<br />
entspricht <strong>Ultramid</strong> ® den Anforderungen.<br />
Bauwesen<br />
Die Prüfung von Baustoffen für das Bauwesen erfolgt nach DIN 4102<br />
Teil 1 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“. Platten aus<br />
unverstärktem und glasfaserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® (Dicke 1 mm) sind<br />
als normalentflammbare Baustoffe (Bauaufsichtliche Bezeichnung in<br />
der Bundesrepublik Deutschland) in die Baustoffklasse B 2 einzustufen.<br />
Tabelle 3: Brennverhalten<br />
<strong>Ultramid</strong> ® UL 94 Glühdrahtprüfung<br />
1<br />
IEC<br />
60695 Teil 2-12<br />
A3K V-2 (0,4 mm) 960 °C 2<br />
B3S V-2 (1,5 mm) 960 °C 2<br />
FMVSS 302<br />
(d ≥ 1 mm)<br />
A3EG… verstärkt HB 650 °C<br />
bestanden<br />
bestanden<br />
bestanden<br />
B3EG… verstärkt HB 650 °C bestanden<br />
A3X2G10 V-0 (1,6 mm) 960 °C bestanden<br />
A3X2G5/G7 V-0 (0,8 mm) 960 °C bestanden<br />
B3UG4 V-2 (0,8 mm) 960 °C bestanden<br />
C3U V-0 (0,4 mm) 960 °C bestanden<br />
T KR 4365 G5 V-0 (0,8 mm) 960 °C –<br />
A3UG5 V-0 (0,8 mm) 960 °C –<br />
1 Materialprüfung durchgeführt an Platten (Dicke = 1 mm)<br />
2 Ungefärbt, Einflüsse durch Einfärbung möglich
Verhalten gegenüber Chemikalien<br />
<strong>Ultramid</strong> ® ist gut beständig gegen Schmierstoffe, Kraftstoffe, Hydraulik-<br />
und Kühlflüssigkeiten, Kältemittel, Farben, Lacke, Reinigungs- und Ent-<br />
fettungsmittel, gegen aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe<br />
und viele weitere Lösungsmittel auch bei erhöhter Temperatur.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® ist ebenfalls gegen wässrige Lösungen vieler anorganischer<br />
Chemikalien (Salze, Alkalien) widerstandsfähig, d. h. korrosionsbe-<br />
ständig. Hervorzuheben ist die hervorragende Beständigkeit gegen<br />
Spannungsrissbildung im Vergleich zu vielen amorphen Kunststoffen.<br />
Viele Medien, z. B. Netzmittel, ätherische Öle, Alkohole und weitere<br />
organische Lösungsmittel, führen bei Polyamid nicht zu einer Beein-<br />
trächtigung des Zeitstandverhaltens.<br />
Das günstige Verhalten gegenüber Chemikalien ist eine wichtige Vor-<br />
aussetzung für die Verwendung von <strong>Ultramid</strong> ® z. B. im Fahrzeug- und<br />
Flugzeugbau sowie im Apparatebau.<br />
Gegenüber konzentrierten Mineralsäuren ist <strong>Ultramid</strong> ® nicht beständig.<br />
Gleiches gilt auch für bestimmte Oxidationsmittel und Chlorkohlen-<br />
wasserstoffe, vor allem bei erhöhter Temperatur. Zu beachten ist auch<br />
die Empfindlichkeit gegen bestimmte Schwermetallsalzlösungen, z. B.<br />
wässrige Zinkchloridlösung. Glasfaserverstärkte Marken können auch<br />
durch alkalische Medien angegriffen werden, da die Glasfasern gegen<br />
solche Medien nicht grundsätzlich beständig sind.<br />
Tabelle 4: Übersicht der chemischen Beständigkeit von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Eine zusammenfassende Bewertung der chemischen Beständigkeit von<br />
<strong>Ultramid</strong> ® gegenüber den wichtigsten Chemikalien enthält Tabelle 4.<br />
Weitere Informationen zur Wirkung von Lösungsmitteln und Chemikalien<br />
sind im Internet unter www.plasticsportal.net zu finden.<br />
Für die Freigabe der Verwendung des Werkstoffes, insbesondere für<br />
höher beanspruchte Bauteile in möglicherweise aggressiven Chemi-<br />
kalien, sollte die chemische Tauglichkeit zuverlässig nachgewiesen<br />
werden. Dies kann zum Beispiel anhand von Erfahrungen mit ähnlichen<br />
Teilen aus dem gleichen Werkstoff im gleichen Medium unter ähnlichen<br />
Bedingungen oder durch Erprobung des Teils unter Praxisbedingungen<br />
erfolgen.<br />
Bewertung<br />
Sehr gute Beständigkeit Gute Beständigkeit 1 unbeständig Lösungsmittel<br />
Aliphatische Kohlenwasserstoffe Alkohole<br />
Mineralsäuren<br />
bei Raumtemperatur<br />
Aromatische Kohlenwasserstoffe Chlorkohlenwasserstoffe Bestimmte organische Säuren Ameisensäure (> 60 %)<br />
Alkalien<br />
Wasser<br />
Oxidationsmittel-Lösungen Fluorierte Alkohole<br />
Bremsflüssigkeiten<br />
wässrige Lösungen<br />
Phenole<br />
m-Kresol<br />
Ester, Ether<br />
Fette<br />
Ketone<br />
Zinkchlorid-Lösungen<br />
Schwefelsäure (96 %)<br />
Kraftstoffe (Benzin, Diesel )<br />
bei erhöhter Temperatur<br />
Kühlflüssigkeiten<br />
Benzylalkohol<br />
Lacke<br />
Phenol<br />
Lösungsmittel<br />
Glykole<br />
Reinigungsmittel<br />
Schmierstoffe (Öle, Fette)<br />
Waschmittel<br />
Formamid<br />
1 jedoch merkliche Gewichts-, Maß- und Eigenschaftsveränderungen (Festigkeit, Schlagzähigkeit)<br />
Befestigungskappen<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
27
28<br />
Die Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Verhalten bei Bewitterung<br />
<strong>Ultramid</strong> ® eignet sich für Anwendungen im Freien. Je nach den Anfor-<br />
derungen kommen verschiedene Marken in Betracht:<br />
Die unverstärkten stabilisierten Marken mit der Kennzeichnung K sind<br />
bereits ungefärbt sehr witterungsbeständig. Durch geeignete Pigmen-<br />
tierung wird die Witterungsbeständigkeit noch erhöht, am stärksten<br />
durch Rußpigmente.<br />
Die verstärkten Marken haben ebenfalls eine gute Witterungsbestän-<br />
digkeit; bei den stabilisierten Marken, z. B. <strong>Ultramid</strong> ® B3EG5, kann eine<br />
Beständigkeit von weit mehr als fünf Jahren zugrundegelegt werden.<br />
Bedingt durch die Glasfasern wird jedoch die Oberfläche stärker ange-<br />
griffen als bei unverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® , so dass sich die Beschaffenheit<br />
der Oberfläche und ihre Farbe schon nach kurzer Freibewitterung<br />
ändern können. Bei mehrjähriger Bewitterung ist mit einer Abtragung<br />
der Oberflächenschicht bis zu einigen Zehntelmillimetern zu rechnen.<br />
Erfahrungsgemäß werden dadurch aber die mechanischen Eigenschaf-<br />
ten nicht nennenswert beeinträchtigt.<br />
Für Außenanwendungen, z. B. Gehäuse für Kfz-Spiegel, deren Ober-<br />
flächenqualität sich auch in mehrjährigem Gebrauch nicht ändern darf,<br />
haben sich Marken mit spezieller UV-Stabilisierung und Produkte mit<br />
hohem Rußgehalt bewährt.<br />
Stoßfängerabstützung<br />
Verhalten gegen energiereiche Strahlung<br />
Unverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® besitzt eine mittlere Strahlungsbeständigkeit.<br />
Die Eigenschaften von unverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® ändern sich bei Einwir-<br />
kung von energiereicher Strahlung in unterschiedlichem Maße:<br />
Einige Eigenschaften ändern sich schon bei mittlerer Dosis, andere<br />
selbst bei hoher Dosis kaum. Bei 2 MeV-Elektronenstrahlung (hoher<br />
Dosisleistung) ergeben sich bei den <strong>Ultramid</strong> ® A3-Marken die in<br />
Abbildung 27 in Abhängigkeit von der Energiedosis dargestellten<br />
Eigenschafts änderungen.<br />
Die elektrischen Eigenschaften (Dielektrizitätszahl, dielektrischer Ver-<br />
lustfaktor, Kriechstromfestigkeit) werden im Bereich bis 10000 kJ / kg<br />
(1000 Mrad) praktisch nicht beeinträchtigt.<br />
Die glasfaserverstärkten Marken, einschließlich derjenigen mit Brand-<br />
schutzausrüstung, sind außerordentlich strahlungsbeständig. Eine<br />
Energiedosis von 2000 kJ / kg führt beispielsweise nur zu einem Abfall<br />
der Schlagzähigkeit von 15 bis 30 %. Bei �-Strahlungssterilisation von<br />
25 kJ/kg werden die mechanischen Eigenschaften von <strong>Ultramid</strong> ® nicht<br />
beeinträchtigt. Ungefärbte oder weißpigmentierte Teile bekommen<br />
einen leichten Gelbstich.
Viskosimetrische und molekulare Daten<br />
Die Lösungsviskosität von Polyamid kann nach verschiedenen genorm-<br />
ten Verfahren und mit Hilfe verschiedener Lösungsmittel bestimmt wer-<br />
den. Tabelle 5 enthält die Viskositätszahlen und andere Viskositätswerte<br />
sowie molekulare Daten und die Schmelzeviskositäten für verschiedene<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Basispolymere. Die Viskositätszahl und die Volumenfließrate<br />
MVR 275 / 5 bzw. MVR 325 / 5 der einzelnen Handelsmarken sind in der<br />
Sortimentsübersicht angegeben.<br />
Eigenschaften bezogen auf<br />
den Ausgangswert [%]<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0<br />
A3 Marken unverstärkt<br />
Schlagzähigkeit<br />
Tabelle 5: Viskosimetrische und molekulare Daten von <strong>Ultramid</strong> ® A, B und T (Richtwerte)<br />
Viskositätszahl nach DIN 53727<br />
(Schwefelsäure)<br />
Viskositätszahl nach DIN 53727<br />
(Ameisensäure)<br />
Relative Viskosität<br />
(c = 1 g /dl, Schwefelsäure)<br />
Mittlere molare Masse<br />
(Zahlenmittel) M<br />
Mittlerer Polymerisationsgrad 1)<br />
(Zahlenmittel) P n<br />
Schmelzeviskosität 2)<br />
(Schergeschw. = 1000 s –1 )<br />
Volumenfließrate MVR 3)<br />
(Melt volume rate) DIN-ISO 1133,<br />
Verf. B; bei 275 °C / 5 kg<br />
Schlagzähigkeit [KJ/m 2 ]<br />
0<br />
1<br />
10<br />
10<br />
100<br />
100<br />
1000<br />
Elastizitätsmodul<br />
Reißdehnung<br />
Zugfestigkeit<br />
1000 10 000 [Mrad]<br />
100 000 1000 000 [kJ/kg]<br />
Dosis<br />
A3WG7 A3X2G5<br />
A3WG5<br />
40 80 120 160 200 250<br />
Strahlungsdosis [Mrad]<br />
Abb. 27: Verhalten von <strong>Ultramid</strong> ® A gegen energiereiche Strahlung.<br />
Schlagzähigkeit (DIN 53453), Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul und<br />
Reißdehnung (DIN 53455) in Abhängigkeit von der Energiedosis.<br />
Elektronenbestrahlung 2 MeV, Energiedosisleistung 0,5 Mrad /min.<br />
Einheit B3 B35 B4 A3 A4 T KR 4350<br />
cm 3 /g 150 195 250 150 205 130<br />
cm 3 /g 143 187 250 134 196 –<br />
– 2,7 3,3 4,05 2,6 3,45 2,6<br />
– 18000 24000 33000 18000 26000 –<br />
– 160 210 290 160 230 –<br />
Pa · s 140 280 400 130 210 175<br />
cm 3<br />
(10 min)<br />
1) bei <strong>Ultramid</strong> ® A bezogen auf ½ Grundmolekül<br />
2) <strong>Ultramid</strong> ® B bei 250 °C, <strong>Ultramid</strong> ® A bei 280 °C, <strong>Ultramid</strong> ® T bei 320 °C<br />
3) Düse L / D = 8,0/2,1 mm Ø, Belastung 5 kg, Feuchtigkeitsgehalt < 0,05 %, <strong>Ultramid</strong> ® T bei 325 °C /5 kg<br />
130 40 16 150 40 30<br />
DIE EIGEnSCHAFTEn Von ULTrAMID ®<br />
29
30<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
<strong>Ultramid</strong> ® lässt sich grundsätzlich nach allen Ver-<br />
fahren, die für Thermoplaste bekannt sind, verarbei-<br />
ten. Vornehmlich kommen jedoch das Spritzgießen<br />
und die Extrusion in Frage. nach dem Spritzgießverfahren<br />
werden aus <strong>Ultramid</strong> ® komplizierte Formteile<br />
Informationen zur Extrusion von <strong>Ultramid</strong> ® Marken finden Sie in der<br />
<strong>BASF</strong>-<strong>Broschüre</strong> „<strong>Ultramid</strong> ® grades in extrusion“.<br />
Verarbeitungstechnische Eigenschaften<br />
Schmelz- und Erstarrungsverhalten<br />
Das Erweichungsverhalten von <strong>Ultramid</strong> ® beim Erwärmen zeigt sich<br />
in den Schubmodul- und Dämpfungswerten (Abb. 4, 5), die nach<br />
DIN 53445 in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen werden.<br />
Eine starke Erweichung tritt erst knapp unterhalb der Schmelztemperatur<br />
ein, bei <strong>Ultramid</strong> ® T ab ca. 280 °C, bei <strong>Ultramid</strong> ® A ab 240 °C<br />
und bei <strong>Ultramid</strong> ® B ab ca. 200 °C. Glasfasern erhöhen die Erweichungstemperatur.<br />
Ebenso erstarrt die Schmelze innerhalb eines engen Temperaturbereiches,<br />
der je nach der Abkühlgeschwindigkeit und der <strong>Ultramid</strong> ® Marke<br />
etwa 20 °C bis 40 °C unterhalb der Schmelztemperatur liegt. Hierbei<br />
tritt eine Volumenkontraktion von 3 % bis ca. 15 % ein. Die gesamte<br />
Volumenkontraktion kann den pvT-Diagrammen (Abb. 28) entnommen<br />
werden.<br />
Wärmetechnische Eigenschaften<br />
Die verhältnismäßig große spezifische Enthalpie von <strong>Ultramid</strong> ® , in<br />
Abbildung 29 temperaturabhängig dargestellt, erfordert nicht nur leistungsfähige<br />
Heizelemente zum Aufschmelzen, sondern auch etwas<br />
längere Erstarrungs- und Kühlzeiten, die mit dem Quadrat der Schichtdicke<br />
oder des Durchmessers zunehmen.<br />
Schmelzeviskosität<br />
Das Fließverhalten der <strong>Ultramid</strong> ® Schmelze wird anhand von Viskositätsdiagrammen<br />
aus Messungen mit dem Kapillarrheometer oder auf<br />
der Grundlage von Spritzgießversuchen bewertet.<br />
in großen Stückzahlen wirtschaftlich gefertigt.<br />
nach dem Extrusionsverfahren stellt man Folien,<br />
Halbzeuge, rohre, Profile, Platten und Monofile her.<br />
Halbzeuge werden zum überwiegenden Teil spanabhebend<br />
zu Formteilen weiterverarbeitet.<br />
Im Bereich der Verarbeitungstemperaturen haben die <strong>Ultramid</strong> ® Marken<br />
eine von Temperatur und Schergeschwindigkeit stark abhängige<br />
Schmelzeviskosität von 10 bis 1000 Pa · s ( Abb. 30 und 31). Je höher<br />
die molare Masse oder die relative Lösungsviskosität (1. Ziffer in der<br />
Nomenklatur), desto höher die Schmelzeviskosität und desto geringer<br />
das Fließvermögen ( Abb. 30). Bei <strong>Ultramid</strong> ® Marken mit Mineral- oder<br />
Glasfaserverstärkung erhöht sich die Viskosität in Abhängigkeit vom<br />
Gehalt an Verstärkungsmaterial.<br />
Die Schmelzeviskosität kann sich zeitlich ändern. Ein beschleunigter<br />
Viskositätsrückgang kann sich zum Beispiel bei zu feuchter, zu heißer<br />
oder mechanisch stark gescherter Schmelze ergeben. Eine oxidative<br />
Schädigung kann ebenfalls zu einem Viskositätsabfall führen. Diese<br />
Einflüsse wirken sich auch auf die mechanischen Eigenschaften und die<br />
Wärmealterungsbeständigkeit des Fertigteiles bzw. der Halbzeuge aus.<br />
Thermostabilität der Schmelze<br />
Bei sachgemäßer Verarbeitung ist die Thermostabilität der <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Schmelze hervorragend. Das Material wird unter üblichen Verarbeitungsbedingungen<br />
nicht angegriffen oder verändert. Erst bei längerer<br />
Verweilzeit kann es zu einem Abbau der polymeren Ketten kommen.<br />
Die empfohlenen Massetemperaturen beim Verarbeiten können den<br />
Tabellen 6 und 8 sowie der Sortimentsübersicht entnommen werden.<br />
Kommt die Schmelze nicht mit Sauerstoff in Berührung, so treten keine<br />
nennenswerten Farbänderungen auf. Bei Kontakt mit Luft, z. B. bei offenen<br />
Einspritzdüsen oder bei Produktionsunterbrechungen, kann sich<br />
die Oberfläche schon nach kurzer Zeit verfärben.
spezifisches Volumen [cm 3 /g]<br />
1,05<br />
1<br />
0,95<br />
0,9<br />
0,85<br />
0,8<br />
0,75<br />
0,7<br />
1 = 1 bar<br />
2 = 500 bar<br />
3 = 1000 bar<br />
4 = 1500 bar<br />
B3S 1bar<br />
B3EG6 1bar<br />
1 A3K<br />
2<br />
3<br />
1<br />
4 2<br />
3<br />
4<br />
T KR 4350<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
A3EG6<br />
A3EG10<br />
0,65<br />
0 50 100 150 200 250 300 350 350<br />
Abb. 28: pvT-Diagramme von <strong>Ultramid</strong> ® A, B und T<br />
Viskosität � [Pa ∙ s]<br />
10 4<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
B4<br />
B35<br />
B3<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
Temperatur [°C]<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B4, B35, B3 T = 250°C<br />
101 106 105 104 103 102 Schergeschwindigkeit � [s -1 ]<br />
Abb. 30: Scheinbare Viskosität von <strong>Ultramid</strong> ® B (unverstärkt ) in<br />
Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit<br />
spez. Enthalpie h [kJ/kg]<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
D hs = 80 kJ/kg<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T<br />
0<br />
20 60 100 150 200 250<br />
Temperatur [°C]<br />
Abb. 29: Spezifische Enthalpie h von <strong>Ultramid</strong> ® A, B und T (unverstärkt )<br />
in Abhängigkeit von der Temperatur<br />
Viskosität � [Pa ∙ s]<br />
10 4<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
A3<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A4, A3 T = 280°C<br />
T KR 4350 T = 330°C<br />
A4<br />
T KR 4350<br />
101 106 105 104 103 102 Schergeschwindigkeit � [s -1 ]<br />
Abb. 31: Scheinbare Viskosität von <strong>Ultramid</strong> ® A und T (unverstärkt ) in<br />
Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
31
32<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Allgemeine Hinweise zur Verarbeitung<br />
Vorbehandlung, Trocknung<br />
Das in feuchtigkeitsdichten Verpackungen angelieferte Linsen- oder<br />
Zylindergranulat kann ohne besondere Vorbehandlung verarbeitet werden.<br />
Nach unsachgemäßer Lagerung, z. B. in offenen Gebinden, ist eine<br />
Trocknung im Trockenluft- oder Vakuumtrockner unbedingt empfehlenswert.<br />
Am rationellsten und sichersten arbeiten Trockenlufttrockner.<br />
Die maximal zulässigen Trocknungstemperaturen für <strong>Ultramid</strong> ® liegen<br />
bei ca. 80 °C bis 120 °C.<br />
Granulate von hellen und thermisch empfindlichen Einfärbungen sollten<br />
schonend bei Temperaturen bis max. 80 °C getrocknet werden, um<br />
eine Vergilbung oder eine Farbtonänderung zu vermeiden.<br />
Die Trocknungsdauer – üblicherweise 4 bis 8 h – ist abhängig vom<br />
Feuchtegehalt. Für die Spritzgießverarbeitung liegt die maximal zulässige<br />
Feuchtigkeit bei 0,15 %; bei der Extrusion liegt sie bei 0,1 %. Ein<br />
zu hoher Feuchtegehalt kann zu Abbau und besonders bei den flammgeschützten<br />
Marken zu verstärktem Werkzeugbelag führen. Abbildung<br />
32 zeigt die Ergebnisse eines Trocknungsversuchs mit einem Trockenlufttrockner<br />
(mit kontinuierlicher Luftrücktrocknung).<br />
Vgl. auch das Kapitel „Lieferform und Lagerung“.<br />
Anfahren, Unterbrechen<br />
Die Verarbeitungsmaschine wird in der bei Thermoplasten üblichen<br />
Weise angefahren: Zylinder- und Düsenheizung werden so eingestellt,<br />
dass die jeweils erforderliche Massetemperatur (Richtwerte siehe<br />
Tabelle 6) erreicht wird. Die beim Aufheizvorgang thermisch belastete<br />
Masse wird vorsichtshalber abgepumpt. Danach sind in Versuchen<br />
die optimalen Verarbeitungsbedingungen zu ermitteln. Bei längeren<br />
Arbeitsunterbrechungen oder beim Abstellen sollte man den Zylinder<br />
nach Möglichkeit leerfahren und die Heizung abstellen. Beim Wiederanfahren<br />
kann nach einer Einfahrphase mit den vorher optimierten<br />
Verarbeitungsbedingungen weiter produziert werden.<br />
Bei der Verarbeitung der flammgeschützten Marken empfiehlt es sich,<br />
die Schmelze nicht abzupumpen, sondern in das Werkzeug zu spritzen.<br />
Ist ein Abpumpen nicht zu umgehen, sollte eine Absaugvorrichtung<br />
(Abzug) vorhanden sein und die Schmelze im Wasserbad abgekühlt<br />
werden (siehe „Sicherheitshinweise – Sicherheitsvorkehrungen bei der<br />
Verarbeitung“).<br />
Verträglichkeit der <strong>Ultramid</strong> ® Marken untereinander<br />
und mit anderen Thermoplasten<br />
Die <strong>Ultramid</strong> ® Marken A, B, C und T sind innerhalb ihrer Gruppe<br />
miteinander verträglich. Mischungen von <strong>Ultramid</strong> ® A, B oder C mit T<br />
sind wegen der hohen Verarbeitungstemperaturen von <strong>Ultramid</strong> ® T nur<br />
eingeschränkt stabil und sorgfältig zu prüfen. <strong>Ultramid</strong> ® A, B und C sind<br />
jedoch unter bestimmten Voraussetzungen miteinander mischbar. Bei<br />
den zu mischenden Komponenten sind wegen der begrenzten Homogenisierwirkung<br />
der Verarbeitungsmaschine zu große Viskositätsunterschiede<br />
zu vermeiden.<br />
Mit den meisten anderen Thermoplasten, u. a. PS, ABS, ist <strong>Ultramid</strong> ®<br />
nicht homogen mischbar. Bereits geringe Mengen eines solchen<br />
„Fremdstoffs“ machen sich meist störend bemerkbar, zum Beispiel in<br />
Form einer Schichtstruktur – vor allem in Angussnähe – oder durch<br />
verminderte Schlagzähigkeit.<br />
Materialwechsel<br />
Falls bei der Verarbeitung zwischen unterschiedlichen Thermoplasten<br />
gewechselt werden soll, ist es zweckmäßig, den Zylinder mit einer<br />
geeigneten Reinigungsmasse zu spülen.<br />
Mechanische Reinigung<br />
Die Reste vom Vorprodukt können in noch warmem Zustand nach<br />
Ausbau der Schnecke als Folie abgezogen oder mit einer Stahlbürste<br />
leicht entfernt werden. Weitere Rückstände sind durch Abstrahlen mit<br />
Glaskugeln (ca. 10 µm Durchmesser) zu entfernen.<br />
Selbsteinfärben<br />
Die Selbsteinfärbung von <strong>Ultramid</strong> ® durch den Verarbeiter ist grundsätzlich<br />
möglich. Bei <strong>Ultramid</strong> ® T, das im allgemeinen bei Temperaturen<br />
oberhalb 310 °C verarbeitet wird, raten wir jedoch wegen der begrenzten<br />
Thermostabilität der Farbmittel von einer Selbsteinfärbung ab.<br />
Die Eigenschaften von Teilen aus selbsteingefärbtem Granulat, insbesondere<br />
die Homogenität, die Schlagzähigkeit, das Brenn- und<br />
das Schwindungsverhalten sind sorgfältig zu prüfen, weil sie von den<br />
Zusatzstoffen und den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen in hohem<br />
Maße beeinflusst werden können.
Bei Dreizonenschnecken kann die Homogenität über eine Anhebung<br />
des Staudrucks verbessert werden. Diese Maßnahme erhöht jedoch<br />
gleichzeitig die Dissipation und damit die Temperaturbelastung<br />
der Schmelze, außerdem kann die Durchsatzleistung abfallen. Die<br />
Mischwirkung der Dreizonenschnecke ist grundsätzlich begrenzt, wes-<br />
halb der Einsatz von Scher- und /oder Mischteilen erforderlich werden<br />
kann. Barriereschnecken sind standardmäßig mit Scher- und /oder<br />
Mischteilen ausgerüstet und somit für die Selbsteinfärbung geeignet<br />
(siehe „Plastifiziereinheit“).<br />
Bei UL 94-gelisteten <strong>Ultramid</strong> ® Marken sind – sofern die UL-Listung<br />
erhalten bleiben soll – die Bestimmungen der UL 746D einzuhalten.<br />
Für die Selbsteinfärbung von UL 94 HB-gelisteten <strong>Ultramid</strong> ® Marken ist<br />
nur die Verwendung von ebenfalls HB- oder besser gelisteten und auf<br />
<strong>PA</strong> basierenden Farbbatches gestattet. UL 94 V-2, V-1 oder V-0 gelis-<br />
tete <strong>Ultramid</strong> ® Marken dürfen nur mit von UL anerkannten Farbbatches<br />
(besondere Zulassung erforderlich) eingefärbt werden.<br />
Werden selbsteingefärbte Teile im Lebensmittelbereich verwendet, sind<br />
besondere Bestimmungen zu beachten (siehe „Lebensmittelrechtliche<br />
Bestimmungen“).<br />
Wiederverarbeitung, Verwertung von Abfällen<br />
Gemahlene Abfälle aus Angüssen, Ausschussteilen und dergleichen<br />
können bei <strong>Ultramid</strong> ® in begrenztem Umfang (bis ca. 10 %) wiederverwendet<br />
werden, sofern sie nicht verschmutzt sind und das Material bei<br />
der vorangegangenen Verarbeitung nicht geschädigt wurde. <strong>Ultramid</strong> ®<br />
ist als Mahlgut besonders feuchtigkeitsempfindlich. Auch wenn das<br />
Mahlgut trocken gelagert wird, ist eine Trocknung vor der Verarbeitung<br />
empfehlenswert. Feuchtigkeit führt bei der Verarbeitung zu molekularem<br />
Abbau. Trocknungsbedingungen siehe „Allgemeine Hinweise zur<br />
Verarbeitung“.<br />
Der Zusatz von Mahlgut zum Originalgranulat kann den Einzug, das<br />
Fließverhalten, die Entformung und Schwindung sowie insbesondere<br />
das mechanische Eigenschaftsbild ändern.<br />
Feuchtigkeitsgehalt [%]<br />
Zentrierleiste<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,1<br />
0<br />
5<br />
A3EG6<br />
A3EG6<br />
B3S<br />
B3S<br />
10<br />
Temperatur<br />
110°C<br />
80°C<br />
110°C<br />
80 °C<br />
15<br />
20<br />
25 30<br />
Trocknungsdauer [h]<br />
Abb. 32: Feuchtigkeitsgehalt von <strong>Ultramid</strong> ® Granulaten in Abhängigkeit<br />
von der Trocknungsdauer ( Feuchtigkeitsmessung nach ISO 960)<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
33
34<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Maschinen- und Werkzeugtechnik<br />
Das Spritzgießen ist für <strong>Ultramid</strong> ® das wichtigste Verarbeitungsverfah-<br />
ren. <strong>Ultramid</strong> ® lässt sich auf allen handelsüblichen Spritzgießmaschinen<br />
verarbeiten, entscheidend ist aber die richtige Auslegung der Plastifi-<br />
ziereinheit.<br />
Plastifiziereinheit<br />
Dreizonenschnecken<br />
Die für andere technische Thermoplaste üblichen eingängigen Dreizonenschnecken<br />
eignen sich auch für die Spritzgießverarbeitung von<br />
<strong>Ultramid</strong> ® . Bei modernen Maschinen beträgt die wirksame Schneckenlänge<br />
18-23 D und die Gangsteigung 1,0 D, in seltenen Fällen auch<br />
0,8 D. Die schon seit langem bewährte Geometrie für Dreizonenschnecken<br />
ist Abbildung 33 zu entnehmen.<br />
Das Einzugsverhalten wird wesentlich durch die Temperaturen im<br />
Trichterbereich sowie die Gangtiefe in der Einzugszone bestimmt. Beim<br />
Aufschmelzen ist neben der Temperaturführung am Zylinder die Dissipation<br />
entscheidend. Empfehlenswerte Gangtiefen für verschiedene<br />
Schneckendurchmesser sind in Abbildung 34 aufgeführt. Diese Gangtiefen<br />
gelten für Standard- und auch flacher geschnittene Schnecken<br />
und ergeben ein Kompressionsverhältnis von 1 zu 2. Bei Verwendung<br />
von flachgeschnittenen Schnecken ist die Durchsatzleistung geringer<br />
als bei Standardausführungen, was in der Praxis jedoch meist von<br />
untergeordneter Bedeutung ist. Flachgeschnittene Schnecken nehmen<br />
weniger Material auf als tiefgeschnittene. Somit ist auch die Verweilzeit<br />
der Schmelze im Zylinder kürzer. Dies bedeutet, dass ein schonenderes<br />
Aufschmelzen des Granulats und eine höhere Schmelzehomogenität<br />
erzielt werden kann, was sich vorteilhaft auf die Qualität spritzgegossener<br />
Formteile auswirkt.<br />
Barriereschnecken<br />
Charakteristisch für die Barriereschnecke ist die Aufteilung des Schneckenkanals<br />
in einen Feststoff- und einen Schmelzekanal, die durch den<br />
Barrieresteg getrennt werden. Der Barrieresteg besitzt eine größere<br />
Spaltweite als der Hauptsteg und bewirkt, dass nur aufgeschmolzenes<br />
Material und Partikel, die kleiner als der Barrierestegspalt sind, in den<br />
Schmelzekanal gelangen können. Beim Überströmen vom Feststoff- in<br />
den Schmelzekanal wird die Schmelze einer zusätzlichen Scherbeanspruchung<br />
ausgesetzt. Da bis zum Ende des Feststoffkanals unaufgeschmolzenes<br />
Material vorliegen kann, benötigen Barriereschnecken<br />
Scher- und /oder Mischteile, um eine ausreichende Homogenität zu<br />
gewährleisten.<br />
Bei niedrigem Staudruck und kurzen Dosierwegen kann die Barriereschnecke<br />
gegenüber der Dreizonenschnecke Vorteile haben. Mit<br />
höherem Staudruck sinkt die Durchsatzleistung stark ab. Bei größeren<br />
Dosierwegen kann es zu einer Teilfüllung des Schmelzekanals kommen,<br />
wenn die verbleibende Einzugszonenlänge zu kurz ist.<br />
Aufgrund der zusätzlichen Scherbelastung im Barrierestegspalt sowie<br />
in den Scher- und Mischteilen ist die Barriereschnecke für faserverstärkte<br />
und /oder flammgeschützte <strong>Ultramid</strong> ® Marken nicht empfehlenswert.<br />
Entgasungsschnecken<br />
Flammgeschützte <strong>Ultramid</strong> ® Marken sollten nicht mit Entgasungsschnecken<br />
verarbeitet werden. Eine Trocknung von Granulat und Mahlgut<br />
auf Entgasungsmaschinen wird nicht empfohlen, weil es vor allem bei<br />
thermisch empfindlichen Produkten zu molekularem Abbau und damit<br />
zu minderer Fertigteilqualität kommt.
R D h S h A<br />
E<br />
Schneckenspitze, Rückstromsperre<br />
Wichtig für einen störungsfreien Schmelzefluss in der Plastifiziereinheit<br />
sind die Ausführungen der Schneckenspitze und der Rückstromsperre.<br />
Sie verhindert, dass Schmelze während des Einspritzens und Nachdrü-<br />
ckens zurückfließt.<br />
Konstante Massepolster und lange Nachdruckzeiten können nur mit<br />
Rückstromsperren erzielt werden.<br />
Das Spiel zwischen Zylinder und Rückstromsperre sollte nicht größer<br />
als 0,02 mm sein (Abb. 35).<br />
Die Durchflussquerschnitte sollten, wie Abbildung 35 zeigt, in den<br />
verschiedenen Bereichen (A, h A, H) gleich groß ausgeführt werden,<br />
um einen Rückstau der Schmelze zu vermeiden. Es wird empfohlen,<br />
die Schneckenspitze so strömungsgünstig auszulegen (Winkel C in<br />
Abb. 35), dass sich möglichst wenig Schmelze im Zylinderkopf bzw. in<br />
der Düse festsetzen kann.<br />
LA LK LE L<br />
D Schneckenaußendurchmesser<br />
L wirksame Schneckenlänge<br />
L Länge der Einzugszone<br />
E<br />
L Länge der Kompressionszone<br />
K<br />
L Länge der Ausstoßzone<br />
A<br />
h Gangtiefe in der Ausstoßzone<br />
A<br />
h Gangtiefe in der Einzugszone<br />
E<br />
S Steigung<br />
R Rückstromsperre<br />
Abb. 33: Schneckengeometrie; Begriffe und Maße von<br />
Dreizonenschnecken für Spritzgießmaschinen<br />
18- 23 D<br />
0,5-0,55 L<br />
0,25-0,3 L<br />
0,2 L<br />
0,8-1,0 D<br />
Gangtiefe h [mm]<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
h = Gangtiefe in der Einzugszone<br />
E<br />
h = Gangtiefe in der Ausstoßzone<br />
A<br />
h E<br />
h A<br />
Standard-Schnecke<br />
flache Schnecke<br />
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130<br />
Schnecken-Durchmesser D [mm]<br />
Abb. 34: Schneckengangtiefen von Dreizonenschnecken für<br />
Spritzgießmaschinen<br />
Zylinderinnendurchmesser<br />
D<br />
* 30° bis 60°<br />
Spiel (ca. 0,02 mm) Sperrring Druckring<br />
30°<br />
bis<br />
60°<br />
Schneckenspitze<br />
* Durchflussquerschnitte in diesen Bereichen müssen etwa gleich sein<br />
Abb. 35: Rückstromsperre<br />
15°<br />
Temperaturfühler<br />
Abb. 36: Offene Düse mit Temperaturfühler<br />
A*<br />
C*<br />
h A*<br />
H* 30°<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
35
36<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Maschinendüse<br />
Offene Düsen ( Abb. 36 ) werden wegen ihrer strömungsgünstigen Ausführung<br />
und gleichmäßigen Wärmeübertragung den Verschlussdüsen<br />
vorgezogen. Dadurch wird besonders beim Farbwechsel ein wesentlicher<br />
Vorteil erzielt. Der Übergangswinkel in der Düse vom Zylinderinnen-<br />
zum Düsenbohrungsdurchmesser sollte dem Schneckenspitzenwinkel<br />
entsprechen.<br />
Um zu vermeiden, dass während der Plastifizierung Schmelze aus der<br />
Düse ausfließt, wird empfohlen, mit einer am Werkzeug anliegenden<br />
Düse zu plastifizieren. Danach wird die Schnecke zur Druckentlastung<br />
zurückgezogen ( Dekompression) und das Spritzaggregat vom Werkzeug<br />
abgehoben. Denkbar wäre auch, die Düsentemperatur abzusenken. Die<br />
Massetemperatur darf dabei aber nie so weit absinken, dass die Düse<br />
einfriert. Bei z. B. glasfaserverstärkten Produkten kann es sehr leicht<br />
zur Bildung eines „kalten Pfropfens“ im vorderen Düsenbereich kommen,<br />
der die Fertigteileigenschaften ganz wesentlich verschlechtern<br />
kann.<br />
Bei senkrecht stehender Plastifiziereinheit und /oder niedriger Schmelzeviskosität<br />
lässt sich trotzdem ein Auslaufen von Schmelze aus der<br />
Düse oftmals nicht vermeiden. In diesen Fällen wären zugunsten einer<br />
störungsfreien Produktion Verschlussdüsen vorzuziehen. Diese Düsen<br />
verhindern außerdem den Kontakt der Schmelze in der Düsenspitze mit<br />
Sauerstoff während das Spritzaggregat vom Werkzeug abgehoben ist.<br />
Nadelverschlussdüsen sollten möglichst strömungsgünstig ausgeführt<br />
sein; Abbildung 37 zeigt ein Beispiel.<br />
Beim Einsatz von Verschlussdüsen sollte die Produktion möglichst<br />
wenig unterbrochen werden, da jede zusätzliche Aufheizphase bei thermisch<br />
empfindlichen Produkten eine unnötige Belastung ist. Dies gilt<br />
besonders für <strong>Ultramid</strong> ® Marken mit Flammschutzausrüstung. Die einmal<br />
geschädigten Produktanteile lassen sich aus einer Verschlussdüse<br />
weitaus schwieriger herausspülen als aus einer offenen Düse.<br />
In der Düsenbohrung erstarrte Schmelze kann bei Verwendung von<br />
Verschlussdüsen leichter und sauberer entformt werden als aus offenen<br />
Düsen. Die einwandfreie Entformung des Düsenzapfens ist wichtig,<br />
damit nicht beim nächsten Spritzvorgang der eingefrorene Schmelzezapfen<br />
in den Werkzeughohlraum gelangt und dort als Kerbstelle wirkt<br />
bzw. als Schliere oder Fehlstelle im Formteil sichtbar wird. Voraussetzung<br />
für eine einwandfreie Entformung des Düsenzapfens ist eine<br />
konische Düsenbohrung (Winkel b in Abb. 38).<br />
Die Verschlussdüsen ermöglichen auch bei zurückgefahrener Plastifiziereinheit<br />
eine Produktion mit Staudruck, wodurch eine bessere<br />
Homogenisierung der Schmelze gewährleistet ist. Bei der Selbsteinfärbung<br />
sollte man daher auf diesen Vorteil nicht verzichten.<br />
Verschleißschutz<br />
Wie bei der Verarbeitung der meisten glasfaserverstärkten Thermoplaste<br />
empfiehlt es sich, auch bei glasfaserverstärktem <strong>Ultramid</strong> ® verschleißgeschützte<br />
Plastifiziereinheiten, z. B. Bimetallzylinder und gepanzerte<br />
Schnecken, Schneckenspitzen und Rückströmsperren, zu verwenden.<br />
Spritzgießwerkzeug<br />
Werkzeuggestaltung<br />
Die Konstruktionsrichtlinien nach VDI 2006 für die Werkzeuggestaltung<br />
gelten auch für <strong>Ultramid</strong> ® .<br />
Aufgrund der niedrigen Schmelzeviskosität bilden sich die formgebenden<br />
Werkzeugoberflächen bei den unverstärkten Marken genauestens<br />
ab; daher müssen diese Flächen so exakt gefertigt werden, wie sie<br />
später am Formteil gewünscht werden.<br />
Bei Marken mit Glasfaserverstärkung kann die Spritzlingsoberfläche<br />
durch den Glasfaseranteil etwas matter ausfallen (Glasfasereffekt).<br />
Dieser Effekt kann durch schnelles Einspritzen bei gleichzeitig erhöhten<br />
Werkzeugtemperaturen (z. B. 80 -120 °C) kompensiert werden.<br />
Ausformschrägen, Auswerfer<br />
Die Ausformschräge beträgt bei Spritzgießwerkzeugen für <strong>Ultramid</strong> ® im<br />
allgemeinen 1 bis 2 Grad. Mit geringeren Entformungsschrägen steigen<br />
die Entformungskräfte stark an, so dass noch mehr Augenmerk auf<br />
das Auswerfersystem gelegt werden muss. Für lange und dünne Kerne<br />
sollten hochfeste Stähle verwendet werden. Zur Reduzierung der Entformungskräfte<br />
können Oberflächenbeschichtungen z. B. aus Titannitrid<br />
( TiN) bzw. Chromnitrid (CrN) und /oder geringe Oberflächenrauigkeiten<br />
hilfreich sein. Die Auswerferstifte oder Abstreifplatten sollen möglichst<br />
großflächig ausgelegt werden, damit sie das Formteil beim Entformen<br />
nicht durchstoßen oder deformieren. Dies gilt besonders für Formteile<br />
mit Hinterschneidungen und /oder geringen Entformungsschrägen, die<br />
höhere Entformungskräfte erfordern. Großflächige Auswerfer ermöglichen<br />
unter Umständen ein früheres Entformen und somit kürzere<br />
Zykluszeiten.
Angussarten<br />
Grundsätzlich sind für <strong>Ultramid</strong> ® alle üblichen Angussarten – auch<br />
Heißkanalsysteme – verwendbar. Selbstisolierende Heißkanal- und Vorkammersysteme<br />
können wegen der Gefahr des Einfrierens der Schmelze<br />
schon bei relativ kurzen Unterbrechungen Probleme bereiten.<br />
Die Angüsse sollten ausreichend dimensioniert sein (Abb. 38). Bei zu<br />
kleinen Angussquerschnitten müssen Massetemperaturen und Spritzdrücke<br />
unnötig hoch eingestellt werden. Als Folge können Schlieren<br />
auf den Formteiloberflächen oder Verbrennungen auftreten. Erstarrt<br />
die Schmelze im Anguss zu früh, können Lunker und Einfallstellen am<br />
Formteil die Folge sein, weil die Volumenkontraktion der Schmelze<br />
während der Nachdruckphase nicht genügend ausgeglichen werden<br />
kann.<br />
Bei faserverstärkten Marken kommt es im Angussbereich bei relativ<br />
hohen Durchsätzen zu erhöhtem Verschleiß, dem durch die Auswahl<br />
geeigneter Stähle und der Verwendung von auswechselbaren Werkzeugeinsätzen<br />
begegnet werden kann.<br />
Werkzeugentlüftung<br />
Bei <strong>Ultramid</strong> ® , besonders bei den flammgeschützten Marken, ist eine<br />
Entlüftung am Fließwegende oder am Zusammenfluss wichtig. Schlitze<br />
von 0,015 bis 0,02 mm sind auf eine Länge von 2 bis 3 mm vorzusehen,<br />
die danach auf ca. 1 mm erweitert werden und im weiteren Verlauf<br />
ins Freie münden (vgl. Abb. 39). Bei leichter fließenden Produkten, z. B.<br />
B3S, sind die Schlitze dünner auszuführen, um Schwimmhäute zu vermeiden.<br />
Die optimale Schlitzdicke ist werkzeugabhängig und sollte in<br />
Verarbeitungsversuchen beginnend bei 0,005 mm ermittelt werden.<br />
Für die Werkzeuge zur Verarbeitung der A3X2G…-Marken haben<br />
sich korrosionsfeste, hochlegierte Stähle (z. B. X42Cr13, DIN 1.2083)<br />
bewährt.<br />
Temperaturfühler<br />
Verschlussnadel Verschlussfeder<br />
Abb. 37: Federbelastete Nadelverschlussdüse<br />
(Bauart plastic-service, Mannheim)<br />
Maschinendüse (Ausschnitt)<br />
R = 15,5 mm (Bsp.)<br />
3<br />
D = D + (0,5 bis 1) mm<br />
1 3<br />
R = R + (0,5 bis 1) mm<br />
1 3<br />
� � 1°<br />
Angussbuchse<br />
s = Formteilwanddicke<br />
D = s + 1,5 mm (Faustregel)<br />
2<br />
D = (1,1 bis 1,5) x s<br />
2<br />
(nach Kühlzeitgleichung)<br />
R = 1 bis 2 mm<br />
2<br />
� � 1°<br />
Formteil<br />
Abb. 38: Stangenanguss-Dimensionierung<br />
Trennebene<br />
Bohrung<br />
� 2 bis 5<br />
0,015 +0,005<br />
1<br />
2<br />
3<br />
R 3<br />
D 1<br />
�<br />
D3 �<br />
R 1<br />
D 2<br />
R 2<br />
Form-<br />
hohlraum<br />
Abb. 39: Konstruktionsschema einer Werkzeugentlüftung<br />
s<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
37
38<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Verwendung von Einlegeteilen<br />
Metallteile können einwandfrei umspritzt werden. Bei größeren Abmes-<br />
sungen sollten sie jedoch auf 100 °C bis 150 °C, zumindest aber auf<br />
die Werkzeugtemperatur vorgewärmt werden, damit keine zu hohen<br />
Eigenspannungen im Formteil auftreten. Die Metallteile müssen fettfrei<br />
sein und Rändelungen, umlaufende Nuten oder ähnliches zur besseren<br />
Verankerung haben. Außerdem ist bei den Einlegeteilen auf eine gute<br />
Abrundung der Kanten zu achten.<br />
Werkzeugtemperierkanäle und -geräte<br />
Die Formteilqualität ist ganz entscheidend von den Temperaturver-<br />
hältnissen im Werkzeug abhängig. Nur mit einem sinnvoll angelegten<br />
Temperierkanalsystem im Werkzeug in Verbindung mit leistungsgerech-<br />
ten Temperiergeräten ist eine exakte Werkzeugtemperierung möglich.<br />
Oft müssen die Werkzeughälften bzw. bestimmte Werkzeugpartien<br />
unterschiedlich temperiert werden, um eine gleichmäßige Tempera-<br />
turverteilung zu erreichen oder einem Verzug an den Formteilen ent-<br />
gegenzuwirken. Die Temperierkanäle sollten daher in möglichst vielen<br />
separaten Kreisen, die auch hintereinandergeschaltet werden können,<br />
angelegt sein.<br />
Die für <strong>Ultramid</strong> ® erforderlichen Werkzeugtemperaturen sind mit<br />
Wasser-Temperiergeräten erreichbar. Spezielle Geräte (geschlossene<br />
Systeme) erreichen auch Temperaturen bis zu 200 °C.<br />
Heizung 6 5 4 3 2 1 Trichter<br />
Temperaturführung<br />
Temperaturführung<br />
280<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A<br />
(<strong>Ultramid</strong> ® horizontal<br />
285 285 285 285 80°C<br />
B<br />
ca. 20°C niedriger )<br />
ansteigend<br />
285 290 285 280 275 270 80°C<br />
horizontal<br />
335 340 340 340 340 340 80°C<br />
ansteigend<br />
340 340 330 320 310 300 80°C<br />
Abb. 40: Beispiele für Temperaturführungen am Zylinder<br />
<strong>Ultramid</strong> ® T<br />
Spritzgießverarbeitung<br />
Verarbeitungstemperaturen und Verweilzeiten<br />
Massetemperaturen<br />
Für die verschiedenen <strong>Ultramid</strong> ® Marken sind die in Tabelle 6 aufgeführten<br />
Massetemperaturbereiche empfehlenswert. Weitere Angaben<br />
enthalten die Tabellen 7 und 8 mit Beispielen für die Spritzgießverarbeitung.<br />
Die richtige Massetemperatur innerhalb der angegebenen Bereiche<br />
ist von der Fließweglänge und der Wanddicke des Formteils abhängig.<br />
Höhere Massetemperaturen sind wegen einer möglichen thermischen<br />
Schädigung der Schmelze zu vermeiden, geringfügige Erhöhungen<br />
(+ 10 °C) sind nur zulässig bei extrem kurzen Fertigungs- bzw. Verweilzeiten<br />
der Schmelze im Zylinder (< 2 Minuten).<br />
Zur Kontrolle der Massetemperatur empfiehlt es sich, eine kontinuierliche<br />
Messmöglichkeit vorzusehen, zum Beispiel durch ein im Düsenbereich<br />
installiertes Thermoelement (Abb. 36 und 37).<br />
Werkzeugtemperaturen<br />
Unverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® wird in der Regel mit Werkzeugtemperaturen<br />
von 40 °C bis 60 °C verarbeitet. Verstärkte <strong>Ultramid</strong> ® Marken benötigen<br />
höhere Temperaturen. Um gute Oberflächenqualitäten und Formteile<br />
mit höheren Härte- und Festigkeitsanforderungen zu erzielen, sollten<br />
die Werkzeugwandtemperaturen bei 80 °C bis 90 °C, in besonderen<br />
Fällen bei 120 °C bis 140 °C liegen (siehe auch Tabelle 6). Ein gutes<br />
Temperiersystem, verbunden mit der richtigen Temperatur im Werkzeug,<br />
ist die Voraussetzung für hochwertige Spritzgussteile. Die Werkzeugoberflächentemperatur<br />
beeinflusst den Kristallisationsgrad, die<br />
Oberflächengüte, die Schwindung, den Verzug, die Maßtoleranzen und<br />
das Niveau innerer Spannungen.<br />
Zylindertemperaturen<br />
Bei langen Verweilzeiten der Schmelze im Zylinder wird ein schonendes<br />
Aufschmelzen dadurch erreicht, dass man die Temperaturen der Zylinderheizbänder<br />
vom Einfülltrichter zur Düse hin ansteigend einstellt. Bei<br />
kurzen Verweilzeiten kann auch eine horizontale Temperaturführung am<br />
Zylinder sinnvoll sein (Beispiele siehe Abb. 40 ). Barriereschnecken können<br />
ein vom Einfülltrichter zur Düse hin abfallendes Temperaturprofil<br />
erfordern.
Die Düse muss mit mindestens einem Heizband – Heizleistung 200 bis<br />
300 W – versehen sein, weil durch Abstrahlung und Wärmeableitung<br />
an das Spritzgießwerkzeug starke Wärmeverluste auftreten können und<br />
die Gefahr des Einfrierens der Schmelze in der Düse besteht. Die Kon-<br />
trolle der Heizbandregelung ist zu empfehlen; sie kann bei rechtzeitigem<br />
Alarm vor einem Schneckenbruch schützen, wenn zum Beispiel ein<br />
Heizband am Zylinder ausfällt. Durch eine Temperierung (ca. 80 °C) des<br />
Trichterbereiches kann oft das Einzugsverhalten verbessert werden.<br />
Verweilzeit im Zylinder<br />
Die Verweilzeit des Kunststoffs im Plastifizierzylinder bestimmt ganz<br />
entscheidend die Formteilqualität. Zu kurze Verweilzeiten können<br />
zu thermischen Inhomogenitäten in der Schmelze führen, zu lange<br />
(> 10 min) dagegen oft zur thermischen Schädigung. Diese wiederum<br />
führt zu einem Verlust an Zähigkeit, manchmal sichtbar an einer Verfär-<br />
bung der Spritzlinge, an dunklen Streifen oder an verbrannten Produkt-<br />
partikeln am Spritzling.<br />
Tabelle 6: Richtwerte für die Verarbeitungstemperatur und die Verarbeitungsschwindung von <strong>Ultramid</strong> ® im Spritzguss<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Massetemperatur- Verarbeitungsschwindung [%]<br />
Bereich T W -Bereich Massetemp. T W TK 1) Platte s = 2 mm 2)<br />
[°C] [°C] [°C] [°C] längs parallel senkrecht<br />
A3K, A3W 280 -300 40 - 60 290 60 0,85 1,38 1,68<br />
B3S 250 -270 40 - 60 260 60 0,55 0,87 1,0<br />
B3L 250 -270 40 - 60 260 60 0,65 1,20 1,54<br />
C3U 250 -270 40 - 60 270 60 0,80 1,25 1,27<br />
A3HG5, A3EG5, A3WG5 280 -300 80 -90 290 80 0,55 0,48 1,06<br />
A3X2G5 280 -300 80 -90 290 80 0,5 0,48 1,23<br />
A3EG6, A3WG6 280 -300 80 -90 290 80 0,55 0,40 1,06<br />
A3EG7, A3HG7, A3WG7 280 -300 80 -90 290 80 0,5 0,37 1,04<br />
A3X2G7 280 -300 80 -90 290 80 0,45 0,34 1,14<br />
A3EG10, A3WG10 290 -310 80 -90 300 80 0,45 0,33 0,82<br />
A3UG5 280 -300 80 -90 290 80 0,35 0,40 1,20<br />
B3ZG3 270 -290 80 -90 280 80 0,5 0,58 0,68<br />
B3EG6, B3WG6 270 -290 80 -90 280 80 0,4 0,27 0,75<br />
B3ZG6 270 -290 80 -90 280 80 0,4 0,33 0,71<br />
B3WG7 270 -290 80 -90 280 80 0,35 0,25 0,75<br />
B3WGM24 270 -290 80 -90 280 80 0,4 0,40 0,61<br />
T KR 4350 310 -340 70 -90 330 80 0,65 0,84 1,12<br />
T KR 4355 G5 320-350 90 -110 330 80 0,4 0,45 1,00<br />
T KR 4357 G6 320-350 90 -110 330 80 0,4 0,40 1,00<br />
T KR 4355 G7 320 -350 90 -110 330 80 0,35 0,30 1,00<br />
T KR 4365 G5 310 -330 90 -110 310 80 0,4 0,55 1,00<br />
Platte: p N = 500 bar<br />
TK (Testkästchen): p N = 800 bar<br />
T W = Werkzeugoberflächentemperatur<br />
1) Behinderte Schwindung<br />
2) Freie Schwindung nach ISO 294-4<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
39
40<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Die Verweilzeit lässt sich in einem speziellen Versuch durch Zugabe<br />
von andersgefärbtem Granulat ermitteln. Bei Verarbeitung von hell<br />
eingefärbtem <strong>Ultramid</strong> ® reichen bereits wenige dunkel eingefärbte<br />
Granulatkörner. Die Verweilzeit ergibt sich dann aus dem Produkt von<br />
Zykluszeit und Anzahl der Zyklen bis zu dem Zeitpunkt, an dem am<br />
Spritzling Farbunterschiede festgestellt werden können. Eine Abschät-<br />
zung der Verweilzeit über das theoretisch mögliche Spritzvolumen ist<br />
nicht möglich. Abbildung 41 zeigt, dass die Verweilzeit mit zuneh-<br />
mendem Dosierweg abnimmt (Randbedingung: konstantes Dosier-<br />
volumen und konstanter Spritzzyklus), wobei diese Abhängigkeit bei<br />
sehr großen Dosierwegen > 3D nur noch schwach ausgeprägt ist.<br />
In der Praxis bedeutet dies, dass die Verweilzeit oft durch die Verwen-<br />
dung einer kleineren Plastifiziereinheit verringert werden kann. Dosier-<br />
wege > 3D können jedoch in einer zu geringen effektiven Restschne-<br />
ckenlänge resultieren und erhöhen die Gefahr des Lufteinzugs sowie<br />
von Schmelzeinhomogenitäten (unaufgeschmolzenes Granulat). Optimal<br />
sind erfahrungsgemäß Spritzprozesse, bei denen der Plastifizierweg<br />
zwischen 1 und 3D liegt.<br />
Verarbeitungsverhalten<br />
Einzug<br />
Mit den beschriebenen Schneckenkonstruktionen lässt sich <strong>Ultramid</strong> ®<br />
gleichmäßig plastifizieren. Das Aufschmelz- und Einzugsverhalten des<br />
Granulats ist aber nicht nur von der Schneckenkonstruktion abhängig,<br />
sondern auch von der Temperaturführung am Zylinder, der Schneckendrehzahl<br />
und vom Staudruck.<br />
Wichtig ist, dass die Temperatur im Einzugsbereich (Trichterzone HZ1)<br />
nicht zu hoch gewählt wird, um ein vorzeitiges Anschmelzen des Granulats<br />
zu vermeiden. Eine Brückenbildung (verstopfte Schneckengänge)<br />
könnte dann die Folge sein. Diese kann dann eintreten, wenn die Verarbeitungstemperaturen<br />
und die Verweilzeiten der Schmelze insgesamt<br />
sehr hoch sind.<br />
Staudruck<br />
Oft wird mit Staudruck gearbeitet, um die Plastifizierzeit konstant zu<br />
halten, Lufteinzug zu vermeiden oder die Homogenisierung der Schmelze<br />
zu verbessern. Für <strong>Ultramid</strong> ® ist ein Staudruck bei Produkten, die nicht<br />
selbst eingefärbt werden, nicht unbedingt erforderlich. Ein zu hoher<br />
Staudruck kann zu erhöhten Massetemperaturen mit einer unerwünsch<br />
ten thermischen Schmelzebelastung führen und bei faserver-<br />
stärkten Produkten eine Verringerung der mittleren Faserlänge bewirken.<br />
Schneckendrehzahl<br />
Die Schneckendrehzahl sollte möglichst so gewählt werden, dass die<br />
im Zyklus für die Plastifizierung zur Verfügung stehende Zeit weitgehend<br />
genutzt wird. Oft genügt zum Beispiel bei einer Schnecke von<br />
50 mm Durchmesser eine Schneckendrehzahl von 60 bis 100 min –1<br />
(entspricht einer Schneckenumfangsgeschwindigkeit von 200 bis<br />
300 mm /s). Mit niedrigen Schneckendrehzahlen lässt sich die Temperaturerhöhung<br />
durch Friktion in vertretbaren Grenzen halten.<br />
Aufgrund des relativ hohen Drehmomentes können jedoch sehr kleine<br />
Drehzahlen zu Problemen im Schneckenantrieb führen. Bei langen<br />
Zykluszeiten sollte kurz vor Einspritzbeginn mit der Plastifizierung<br />
begonnen werden. Dadurch wird eine unerwünscht lange Verweilzeit<br />
von ruhender Schmelze im Schneckenvorraum vermieden. Dies ist<br />
besonders bei hohen Verarbeitungstemperaturen wichtig.<br />
Verweilzeitfaktor<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
Lange<br />
Verweilzeit<br />
Empfohlener<br />
Bereich<br />
Geringe<br />
Restschneckenlänge<br />
0 1 2 3 4<br />
Dosierweg als Vielfaches vom Schneckendurchmesser<br />
Abb. 41: Verweilzeit in Abhängigkeit vom Dosierweg<br />
5
Tabelle 7: Beispiele für die Spritzgießverarbeitung<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B3S B3EG7 A3K A3EG7 A3X2G5 A3HG6HR B3M6 T KR 4355 G5<br />
Art des Spritzlings Dübel Bohr-<br />
maschinen-<br />
gehäuse<br />
Abmessungen des<br />
Spritzlings<br />
Gesamtgewicht /<br />
Einzelgewicht<br />
mm 32-fach<br />
x 8 x 40<br />
2-fach<br />
170 x 170 x 35<br />
Reihenklemme<br />
für elektrische<br />
Schalter<br />
2-fach<br />
55 x 35 x 8<br />
Haushalts-<br />
maschinen-<br />
gehäuse<br />
Schalt-<br />
schutz-<br />
unterteil<br />
270 x 180 x 170 2-fach<br />
78 x 55 x 40<br />
Kfz-<br />
Kühlwasserkastendeckel<br />
322 x 55 x<br />
65/38<br />
Radblende Gehäuse<br />
x 400 107 x 47 x 15<br />
g 43 /1,3 436 / 200 20/8 960 94/45 190 300 39<br />
Wanddicken mm 0,9…3,5 1,2-6,5 1,3-2,5 3,5-7,5 0,8-2,2 2,4-4,0 2,2-2,6 1,5-4<br />
Länge der Fließwege mm 40 230 55 360 345 150 90<br />
Angussart,<br />
Angussmaße<br />
mm Kegel;<br />
Verteiler<br />
je 2 Punkt-<br />
Anschnitte<br />
Kegel;<br />
Verteiler-<br />
anschnitt<br />
5 x 2,5<br />
Anschnitte<br />
x 1,2<br />
Kegel<br />
x 6-10 ,<br />
l = 82<br />
Kegel x 5 ,<br />
l = 35;<br />
Tunnel-<br />
anschnitt<br />
x 1,0<br />
Kegel<br />
x 4,8-9,4 ,<br />
l = 81;<br />
Bandanschnitt<br />
30 x 1,0<br />
Heißkanal;<br />
Kegel<br />
x 6-12<br />
Maschinendaten<br />
Zuhaltekraft kN 750 600 7000 1300 1750 7500 1200<br />
Schneckendurchmesser mm 45 32 95 42 52 60 40<br />
Heizbandtemperaturen °C<br />
– Trichter<br />
255/260 260/270/280 255/265/275 250/260/270 275/280/285 290/290/290 250/270/270 300/320/330<br />
– Düse<br />
260<br />
285 280 285 300 270 330<br />
Massetemperatur °C 265 290 285 285 290 288 275 330<br />
Werkzeugoberflächentemperatur<br />
°C 60 80 70 90 40/90 68/40 80 80<br />
Zykluszeit s 7 60 22,5 110 35 58 38 28<br />
Spritzzeit s 0,7 3 1,5 1,6 1,2 1,9 4,3 0,3<br />
Nachdruckzeit s 2,2 12 4,0 18 8 10 8,0 10<br />
Kühlzeit s 2,2 4 12 60 20 30 20 18<br />
Einzugszeit s 1,8 21 – – – 9,5 6,5 -<br />
Spritzdruck bar 480 980 800 1100 660 640 865 755<br />
Nachdruck bar 400 700 640 300 820 280 675 800<br />
Staudruck bar 0 210 0 60 70 55 5,0 3<br />
Schneckendrehzahl U/min 260 80 60 70 100 100 80 100<br />
Durchsatz kg/h – 26 3,2 31,5 9,7 – 28 –<br />
Verarbeitungsschwindung VS – Länge bzw.<br />
Durchmesser<br />
% – 0,4- 0,5 1,3 0,5 0,3-0,6 0,2-0,26 0,75-0,85 0,4<br />
– Breite % – – – 0,25 – – – 0,6<br />
Kegel<br />
x 3-6<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
41
42<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Werkzeugfüllung<br />
Die Geschwindigkeit der Werkzeugfüllung beeinflusst die Qualität der<br />
Formteile. Rasches Einspritzen begünstigt die gleichmäßige Erstarrung<br />
und die Qualität der Oberfläche vor allem bei Teilen aus glasfaserverstärktem<br />
<strong>Ultramid</strong> ® .<br />
Bei sehr dickwandigen Formteilen kann eine verringerte Einspritzgeschwindigkeit<br />
angebracht sein, um je nach Anschnittart und Lage einen<br />
Quellfluss zu erreichen und einen freien Strahl zu vermeiden. Beim<br />
Einspritzen der Masse muss die Luft im Werkzeughohlraum leicht an<br />
geeigneten Stellen entweichen können, damit es nicht zu Verbrennungen<br />
durch komprimierte Luft kommt ( Diesel-Effekt ), siehe „Werkzeugentlüftung“.<br />
Um Einfallstellen und Lunker bei Materialanhäufungen zu verhindern,<br />
müssen Nachdruck und Nachdruckzeit so hoch gewählt werden, dass<br />
die beim Abkühlen der Schmelze auftretende Volumenkontraktion ausgeglichen<br />
wird. Voraussetzung dafür ist ein genügend großer Anschnitt,<br />
damit die Masse in diesem Bereich nicht schon vor dem Ende der<br />
Nachdruckzeit erstarrt und dadurch das restliche Formteil gegen den<br />
Nachdruck abriegelt.<br />
Spirallänge [mm]<br />
500<br />
450<br />
400<br />
350<br />
1 = B3EG6<br />
2 = A3K<br />
3 = A3EG6<br />
4 = B3M6<br />
5 = A3X2G5<br />
(T 80°C) W<br />
(T 80°C) W<br />
(T 60°C) W<br />
(T W 80°C)<br />
(T W 80°C)<br />
300 1<br />
2<br />
250<br />
200<br />
150<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6 = T KR 4350<br />
7 = T KR 4355 G5<br />
8 = T KR 4355 G7<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
100<br />
9 = T KR 4357 G6<br />
240 250 260 270 280 290 300 310<br />
(T W 80°C)<br />
320 330 340 350<br />
(T W 80°C)<br />
(T W 80°C)<br />
(T W 80°C)<br />
Massetemperatur [°C]<br />
Abb. 42: Spirallänge in Abhängigkeit von der Massetemperatur,<br />
Spiraldicke = 1,5 mm<br />
Fließverhalten<br />
Die Werkzeugfüllung ist immer vom Fließverhalten der Schmelze<br />
abhängig. Das Fließverhalten bei einer bestimmten Temperatur kann<br />
mit einem Spiralwerkzeug auf einer handelsüblichen Spritzgießmaschine<br />
beurteilt werden. In diesem Werkzeug ist der von der Schmelze<br />
zurückgelegte Weg ein Maß für das Fließverhalten.<br />
Für einige <strong>Ultramid</strong> ® Marken sind die Spirallängen in Abbildung 42<br />
aufgeführt. Der Spritzdruck betrug in diesem Fall einheitlich max. 1000<br />
bar und die Werkzeugoberflächentemperatur 60 °C bzw. 80 °C. Zur<br />
Charakterisierung des Fließverhaltens eines Thermoplasten dient bei<br />
diesem Test die erreichbare Spirallänge in Abhängigkeit von der Spiraldicke.<br />
Daraus ergibt sich das Verhältnis von Fließweg zu Wanddicke.<br />
Dünnere Spiralen ergeben kleinere Fließweg-Wanddicken-Verhältnisse.<br />
Diese Verhältniszahlen ( i ) sind für 1,0, 1,5 und 2,0 mm dicke Spiralen<br />
in Tabelle 8 aufgeführt, sie sind aber nur bedingt auf Formteile<br />
übertragbar.<br />
Nicht nur die Fließeigenschaften des Kunststoffes, sondern auch die<br />
Verarbeitungsbedingungen, die Einspritzleistung der Spritzgießmaschine<br />
und die Wanddicke des Formteils beeinflussen das erreichbare Verhältnis<br />
von Fließweg zu Wanddicke wesentlich. Eine weitere Methode<br />
zur Beurteilung des Fließverhaltens ist es, bei konstanten Temperaturen<br />
im Werkzeug und in der Schmelze denjenigen Druck ( Fülldruck ) zu<br />
suchen, bei dem ein Werkzeug gerade gefüllt wird.<br />
Außenspiegel
Steckverbinder<br />
Tabelle 8: Fließverhalten von <strong>Ultramid</strong> ® im Spritzguss: Spirallänge und<br />
Fließweg-Wanddicken-Verhältnis (i)<br />
Produkt Temperatur Fließ verhalten<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Spirallänge /Spiraldicke<br />
T M = Massetemperatur<br />
T M T W 1 mm 1,5 mm 2,0 mm<br />
[°C] [°C] [mm] [ i ] [mm] [ i ] [mm] [ i ]<br />
B3S 270 60 230 (230) 430 (285) 630 (315)<br />
A3K 300 60 250 (250) 415 (275) 615 (310)<br />
C3U 270 60 285 (285) 505 (235) 775 (390)<br />
B3EG3 290 80 260 (260) 515 (345) 650 (325)<br />
B3EG6 290 80 190 (190) 405 (270) 530 (265)<br />
B3WGM24 280 80 210 (210) 320 (215) 490 (245)<br />
B3ZG6 290 80 180 (180) 325 (215) 450 (225)<br />
B3M6 290 80 170 (170) 335 (225) 440 (220)<br />
A3EG5 300 80 280 (280) 465 (310) 620 (310)<br />
A3EG6 300 80 270 (270) 450 (300) 580 (290)<br />
A3WGM53 300 80 280 (280) 440 (295) 520 (260)<br />
A3X2G5 300 80 180 (180) 290 (195) 460 (230)<br />
A3EG10 310 80 300 (300) 500 (335) 590 (295)<br />
T KR 4350 340 80 – – 450 (300) 545 (270)<br />
T KR 4355 G5 350 80 – – 505 (335) 600 (300)<br />
T KR 4357 G6 350 80 – – 370 (245) 440 (220)<br />
T KR 4355 G7 350 80 – – 455 (300) 570 (285)<br />
T W = Werkzeugoberflächentemperatur<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
43
44<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Im Prinzip kann man so fast mit jedem Werkzeug den Fülldruck für<br />
einen Thermoplasten feststellen. Die ermittelten Fließwerte sind<br />
natürlich nur unter gleichen Verarbeitungsbedingungen sowie gleicher<br />
Werkzeug- und Maschinenausrüstung miteinander vergleichbar. Abbil-<br />
dung 43 zeigt ein rechteckiges Kästchen, an dem nach dieser Methode<br />
das Fließverhalten einiger <strong>Ultramid</strong> ® Marken ermittelt wurde. Weitere<br />
Aussagen sind Abbildung 44 zu entnehmen.<br />
Entformung<br />
Formteile aus <strong>Ultramid</strong> ® lassen sich gut entformen. Auch beim Spritzgießen<br />
mit heißen Werkzeugen neigt <strong>Ultramid</strong> ® nicht zum Kleben an<br />
der Werkzeugwand.<br />
Schwindung und Nachschwindung<br />
In ISO 294-4 sind Begriffe und Messverfahren für die Verarbeitungsschwindung<br />
festgelegt. Danach bezeichnet man als Schwindung den<br />
Unterschied zwischen den Maßen des Werkzeugs und denen des<br />
Formteils bei Raumtemperatur. Sie resultiert aus der Volumenkontraktion<br />
der Formmasse im Spritzgießwerkzeug infolge Abkühlung, Änderung<br />
des Aggregatzustandes und der Kristallisation. Sie wird gleichfalls<br />
durch die Geometrie (freie oder behinderte Schwindung) und die Wanddicke<br />
des Formteils bestimmt. Zudem spielen die Anschnittlage und<br />
-größe, die Verarbeitungsparameter (Masse- und Werkzeugtemperatur,<br />
Nachdruck und Nachdruckzeit) sowie die Lagerzeit und -temperatur<br />
eine entscheidende Rolle. Das Zusammenwirken dieser verschiedenen<br />
Faktoren macht eine exakte Vorhersage der Schwindung schwierig.<br />
Eine möglichst genaue Vorhersage der zu erwartenden Schwindung ist<br />
aber vor allem für den Werkzeugbauer wichtig, denn die Werkzeugmaße<br />
sollten so ausgelegt werden, dass Formteile mit den gewünschten<br />
späteren Maßen gefertigt werden können.<br />
Die freie und die behinderte Schwindung (längs und quer zur Fließrichtung<br />
der Schmelze gemessen) ist für einige <strong>Ultramid</strong> ® Marken in<br />
Abbildung 45 dargestellt. Diese bei gleichen Verarbeitungsparametern<br />
ermittelten Schwindungswerte zeigen, dass bei den glasfaserverstärkten<br />
Produkten größere Differenzen zwischen Längs- und Querschwindung<br />
auftreten. Die Maßforderungen können meist durch gezieltes Verändern<br />
der in den folgenden Abschnitten beschriebenen Einflussgrößen<br />
erfüllt werden, wobei zur Einhaltung enger Maßtoleranzen die Nachschwindung<br />
unbedingt zu beachten ist (siehe Kapitel „Maßänderung<br />
infolge Nachschwindung“).<br />
C<br />
A<br />
D<br />
Abb. 43: Testkästchen<br />
Fülldruck [bar]<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
220<br />
B3EG6<br />
B3L<br />
B3S<br />
E<br />
B<br />
T KR 4357 G6<br />
T KR 4355 G7<br />
T KR 4355 G5<br />
A3WG10<br />
A3EG7<br />
A3EG6<br />
A3EG5<br />
A ≈ 107 mm<br />
B ≈ 47 mm<br />
C ≈ 40 mm<br />
D ≈ 60 mm<br />
E ≈ 120 mm<br />
T KR 4350<br />
A3K, A3W<br />
240 260 280 260 280 300 320 340<br />
Massetemperatur [°C]<br />
Abb. 44: Fließfähigkeit von <strong>Ultramid</strong> ® Marken beim Spritzgießen;<br />
Fülldruck in Abhängigkeit von der Massetemperatur bei der Herstellung<br />
von Testkästchen. Unverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® : T w = 60 °C;<br />
Verstärktes <strong>Ultramid</strong> ® : T w = 80 °C
B3EG3<br />
B3EG6<br />
B3WGM24<br />
A3K<br />
A3EG6<br />
A3WG10<br />
T KR 4350<br />
T KR 4355 G5<br />
T KR 4355 G7<br />
T KR 4365 G5<br />
1,5 1 0,5 0<br />
behinderte Schwindung [%]<br />
T M [°C]<br />
280<br />
280<br />
280<br />
290<br />
290<br />
300<br />
330<br />
330<br />
330<br />
310<br />
T W [°C]<br />
80<br />
80<br />
80<br />
60<br />
80<br />
80<br />
80<br />
80<br />
80<br />
80<br />
0 0,5 1 1,5<br />
längs<br />
freie Schwindung [%]<br />
quer zur Fließrichtung<br />
Abb. 45: Freie und behinderte Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® , Platten 110 x 110 x 2 mm mit Bandanschnitt,<br />
Nachdruck: 500 bar, Messung nach 1 h Lagerung bei 23 °C<br />
Sicherungskasten, tyco Electronics<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
45
46<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Einfluss des Nachdrucks<br />
Der Nachdruck und die Nachdruckzeit sollen die beim Erstarren und<br />
beim weiteren Abkühlen auftretende Volumenkontraktion so gut wie<br />
möglich ausgleichen. Die thermische Volumenverminderung ist bei<br />
Polyamiden besonders groß (siehe Abb. 28, pvT-Diagramm).<br />
So sind gezielte Nachdruckänderungen ein besonders wirksames Mittel<br />
für Maßkorrekturen (siehe Abb. 46 und 47). In manchen Fällen ist es<br />
zweckmäßig, den Nachdruck stufenweise zurückzunehmen, um über-<br />
mäßige Eigenspannungen zu vermeiden. Aus demselben Grund soll die<br />
Nachdruckzeit so begrenzt werden, dass gerade keine Einfallstellen<br />
mehr entstehen.<br />
Einfluss der Werkzeugtemperatur<br />
Unter Werkzeugtemperatur ist hier die Werkzeugoberflächentempe-<br />
ratur zu verstehen. Wie in Abbildung 48 und 49 ersichtlich, nimmt<br />
die Schwindung bei steigender Werkzeugtemperatur stark zu. Durch<br />
Optimierung der Werkzeugtemperatur können oftmals die Maße in den<br />
erforderlichen Toleranzbereich gebracht werden.<br />
Einfluss von Massetemperatur und Einspritzgeschwindigkeit<br />
Massetemperatur und Einspritzgeschwindigkeit beeinflussen die<br />
Schwindung nur wenig. Mit ansteigenden Massetemperaturen (Abb. 50<br />
und 51) und abnehmender Einspritzgeschwindigkeit erhöht sich die<br />
Schwindung geringfügig.<br />
Schwindung [%]<br />
1,3<br />
1,2<br />
1,1<br />
1,0<br />
T M 290°C/T W 60°C<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
T 290°C/T 80°C<br />
M W<br />
0,6<br />
A3K<br />
0,5 T 290°C/T 80°C<br />
M W A3X2G5<br />
0,4<br />
A3EG6<br />
0,3<br />
0,2<br />
T 290°C/T 80°C<br />
M W<br />
B3EG6<br />
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300<br />
Nachdruck p [bar] N<br />
Abb. 46: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® A und B in Abhängigkeit vom<br />
Nachdruck; Testkästchen: Dicke = 1,5 mm<br />
Schwindung (längs) [%]<br />
0,9<br />
0,7<br />
0,5<br />
0,3<br />
0,1<br />
T KR 4350<br />
(T M = 320°C)<br />
600<br />
T KR 4350 (T M = 340°C)<br />
T KR 4357 G6 (T M = 340°C)<br />
T KR 4355 G7 (T M = 340°C)<br />
800<br />
1000 1200<br />
Nachdruck p N [bar]<br />
Abb. 47: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® T in Abhängigkeit vom Nachdruck;<br />
Testkästchen: Dicke = 1,5 mm; TW = 80 °C
Schwindung [%]<br />
1,5<br />
1,4<br />
1,3<br />
1,2<br />
1,1<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
Lagerung 1 h/ 23°C<br />
Temperung 20 min/160°C/Öl<br />
0,2<br />
30 40 50 60 70<br />
T M 290°C<br />
A3K<br />
T M 290°C<br />
T M 290°C<br />
T M 290°C<br />
80<br />
90<br />
A3EG6<br />
A3X2G5<br />
A3EG6<br />
B3EG6<br />
B3EG6<br />
100 110 120 130<br />
Werkzeugoberflächentemperatur T W [°C]<br />
Abb. 48: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® A und B in Abhängigkeit<br />
von Werkzeugoberflächentemperatur und Temperung;<br />
Testkästchen: Dicke = 1,5 mm<br />
Schwindung [%]<br />
1,1<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
A3K<br />
T W 60 °C<br />
B3M6<br />
T 80 °C W<br />
A3X2G5<br />
T 80 °C W<br />
A3EG6<br />
T W 80 °C<br />
B3EG6<br />
T W 80 °C<br />
0,2<br />
240 250 260 270 280 290 300 310 320<br />
Massetemperatur T M [°C]<br />
Abb. 50: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® A und B in Abhängigkeit von<br />
der Massetemperatur; Testkästchen: Dicke = 1,5 mm<br />
Schwindung (längs) [%]<br />
1,3<br />
1,1<br />
0,9<br />
0,7<br />
0,5<br />
0,3<br />
0,1<br />
Lagerung 1h/23 ° C<br />
Temperung 24h/<br />
100°C /Luft<br />
T KR 4350<br />
T KR 4357 G6<br />
T KR 4355 G7<br />
60 80 100 120<br />
Werkzeugoberflächentemperatur T W [°C]<br />
Abb. 49: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® T in Abhängigkeit von der<br />
Werkzeugoberflächentemperatur und Temperung;<br />
Testkästchen: Dicke = 1,5 mm; Nachdruck = 800 bar; T M = 340 °C<br />
Schwindung (längs) [%]<br />
0,9<br />
0,7<br />
0,5<br />
0,3<br />
0,1<br />
310<br />
T KR 4350<br />
T KR 4357 G6<br />
T KR 4355 G5<br />
330 350<br />
Massetemperatur T M [°C]<br />
Abb. 51: Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ® T in Abhängigkeit von der<br />
Massetemperatur; Testkästchen: Dicke = 1,5 mm; Nachdruck = 800 bar;<br />
T W = 80 °C<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
47
48<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Einfluss der Wanddicke<br />
Formteile mit dicken Wänden schwinden stärker als dünnwandige<br />
(siehe Abb. 52 bis 55). Bei Formteilen mit sehr unterschiedlichen<br />
Wanddicken ist es schwierig, einen genauen Schwindungswert vor-<br />
herzubestimmen, daher geht man in solchen Fällen von einer mittleren<br />
Wanddicke aus. Unterschiedliche Schwindungen infolge von Wand-<br />
dickenunterschieden sind häufig die Ursache für den Verzug von Form-<br />
teilen. Abhelfen können eine unterschiedliche Temperierung (nur bei<br />
unverstärkten Marken wirksam) oder eine Konstruktionsänderung.<br />
Einfluss von Angusslage und Angussart<br />
Die Wirkung des Nachdrucks nimmt mit der Entfernung vom Anguss<br />
ab. Angussnahe Bereiche, insbesondere bei größeren und komplizier-<br />
ten Formteilen, schwinden weniger als angussferne. Die Angusslage<br />
bestimmt die Fließrichtung der Schmelze und bei den glasfaserver-<br />
stärkten Marken zusätzlich die Orientierung der Glasfasern. Über<br />
Bandanguss gefüllte Platten zeigen aufgrund des hohen Orientierungs-<br />
grades mit zunehmendem Glasfasergehalt eine ausgeprägte Schwin-<br />
dungsanisotropie (relativ kleine Längsschwindung im Vergleich zur<br />
Querschwindung). Ein zentraler Kegelanguss beim Testkästchen fördert<br />
dagegen eine Mischorientierung. Die Schwindung am Testkästchen<br />
liegt damit zwischen den an der Platte mit Bandanguss ermittelten Ex-<br />
tremwerten für Längs- und Querschwindung (siehe Abb. 52 bis 55).<br />
<strong>Ultramid</strong> ® kann mit allen Angussarten verarbeitet werden. Da es leicht<br />
fließt, können die Punkt- bzw. Tunnelanschnitte verhältnismäßig klein<br />
gehalten werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass mit abnehmendem<br />
Angussquerschnitt die maximal wirksame Nachdruckzeit abnimmt. Dies<br />
kann zu einer Erhöhung der Schwindung führen. Für sehr dickwandige<br />
Formteile empfiehlt sich daher der Kegelanguss.<br />
Maßänderung infolge Nachschwindung<br />
Die Formteilmaße können sich im Laufe der Zeit geringfügig ändern,<br />
weil Eigenspannungen und Orientierungen abgebaut werden und eine<br />
zeit- und temperaturabhängige Nachkristallisation wirksam werden<br />
kann.<br />
Während bei Raumtemperatur die Nachschwindung verhältnismäßig<br />
gering ist, kann diese bei höheren Temperaturen zu einer eventuell<br />
bedeutsamen Maßänderung führen. Der Prozess der Nachschwindung<br />
kann durch Tempern beschleunigt werden. Hohe Werkzeugtemperaturen<br />
vermindern die Nachschwindung und können damit einen nachgeschalteten<br />
Tempervorgang ersetzen (Abb. 48 und 49).<br />
Schwindung [%]<br />
Schwindung [%]<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
A3K T<br />
A3K II<br />
A3EG6<br />
B3EG3<br />
B3EG6<br />
A3EG6 II<br />
B3EG3 II<br />
B3EG6 II<br />
0<br />
0,5 1, 5 2,5 3,5 4,5<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
0,5<br />
1,5<br />
2,5<br />
3,5<br />
T<br />
T<br />
T<br />
Dicke [mm]<br />
T KR 4350<br />
T KR 4350 II<br />
T KR 4355 G5 T<br />
T KR 4357 G6 T<br />
T KR 4355 G7 T<br />
T KR 4355 G5 II<br />
T KR 4357 G6 II<br />
T KR 4355 G7 II<br />
4,5<br />
T<br />
Dicke [mm]<br />
Abb. 52 (oben), 53 (unten): Behinderte Schwindung von verschie -<br />
denen <strong>Ultramid</strong> ® Marken in Abhängigkeit von der Wanddicke, Platte<br />
110 x 110 mm mit Bandanguss, P N = 500 bar, T<br />
und II parallel zur Fließrichtung<br />
bedeutet senkrecht
Schwindung [%]<br />
Schwindung [%]<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
1 2 3 4 5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
B3EG6<br />
B3WGM24<br />
T KR 4350<br />
T KR 4357 G6<br />
A3K<br />
T KR 4355 G7<br />
B3EG3<br />
A3EG6<br />
Dicke [mm]<br />
1 2 3 4 5<br />
Dicke [mm]<br />
Abb. 54 (oben), 55 (unten): Behinderte Schwindung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
in Abhängigkeit von der Wanddicke am Testkästchen, P N = 600 bar<br />
Verzug<br />
Der Verzug am Formteil wird hauptsächlich durch unterschiedliche<br />
Schwindungen parallel und senkrecht zur Fließrichtung hervorgerufen.<br />
Daneben hängt er auch von der Gestalt der Formteile, der Wanddickenverteilung,<br />
der Angusslage und den Verarbeitungsbedingungen ab.<br />
Bei den unverstärkten Marken können durch unterschiedliche Temperierung<br />
einzelner Werkzeugpartien (Kern und Gesenk) verzugsfreie bzw.<br />
verzugsarme Formteile hergestellt werden. So kann zum Beispiel dem<br />
Verziehen von Gehäusewänden nach innen durch niedrige Kern- und<br />
hohe Gesenktemperaturen begegnet werden.<br />
Glasfaserverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® neigt infolge der höheren Schwindungsanisotropie<br />
stärker zum Verziehen als unverstärktes.<br />
Die mineralverstärkten Marken zeichnen sich durch weitgehend richtungsunabhängige<br />
Schwindung aus. Sie sind daher bevorzugte Werkstoffe<br />
für verzugsfreie Formteile.<br />
Skischuh<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
49
50<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Sonderverfahren<br />
Bestimmte <strong>Ultramid</strong> ® Typen eignen sich für die folgenden Spezialver-<br />
fahren:<br />
Spritzgießen mit Gas-Innendruck (GID)<br />
Dieses unter verschiedenen Namen bekannte Verfahren eröffnet dem<br />
Konstrukteur neue Möglichkeiten für Wanddicken- und Gewichtsreduzierung<br />
sowie Festigkeitsoptimierung. Bei den meisten Anwendungen<br />
stehen zusätzliche Freiheitsgrade beim Formteildesign und der einfachere<br />
Werkzeugaufbau im Vordergrund.<br />
Prinzipiell kann sowohl unverstärktes als auch verstärktes <strong>Ultramid</strong> ®<br />
nach diesem Verfahren verarbeitet werden. Zahlreiche Anwendungen<br />
aus den verschiedensten Bereichen ließen sich bereits realisieren.<br />
Besonderheiten gegenüber dem konventionellen Spritzgießen, z. B.<br />
Schwindung, Verzug, Angussgestaltung, Gaseinleitung, Wanddickenverteilung<br />
usw., sollten jedoch möglichst frühzeitig geklärt werden.<br />
Spritzgießen mit Wasserinjektionstechnik (WIT)<br />
Dieses Verfahren verwendet Wasser als kanalformendes Medium. Die<br />
Konstruktionsmöglichkeiten bezüglich Wanddicken- und Gewichtsreduzierung<br />
sowie der Festigkeitsoptimierung sind analog der Gas-<br />
Innendruck-Technik. Aufgrund der hohen Kühlwirkung von Wasser ist<br />
eine Zykluszeitreduzierung im Vergleich zum Gas-Innendruck-Verfahren<br />
möglich.<br />
Mit der WIT-Technik können unverstärkte wie auch verstärke <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Typen verarbeitet werden. Die Anwendungsgebiete sind Bauteile wie<br />
Griffe, Gehäuse oder medienführende Leitungen. Die Besonderheiten<br />
wie Wasserein /-ausleitung, Angussgestaltung, Wanddickenverteilung,<br />
usw. müssen berücksichtigt werden.<br />
Spanabhebende Bearbeitung<br />
Halbzeug aus <strong>Ultramid</strong> ® lässt sich auf allen üblichen Werkzeugmaschinen<br />
spanabhebend bearbeiten. Als generelle Richtlinie kann gelten:<br />
hohe Schnittgeschwindigkeit bei kleinem Vorschub; auf scharfe Werkzeuge<br />
ist zu achten.<br />
Verbindungsmethoden<br />
Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® können nach verschiedenen Methoden kostengünstig<br />
verbunden werden. Sie lassen sich gut mit speziellen, für<br />
Kunststoff geeigneten Schrauben verbinden, die ihr Gewinde selbst<br />
formen (selbstschneidende und gewindeprägende Schrauben). Nietund<br />
Schraubverbindungen von Teilen aus <strong>Ultramid</strong> ® untereinander<br />
sowie mit Teilen aus anderen Werkstoffen sind ohne weiteres möglich.<br />
Für hochbelastbare Schraubverbindungen, die häufig gelöst und<br />
wieder angezogen werden sollen, haben sich Metallgewindebuchsen<br />
(„Inserts“) bewährt. Diese werden umspritzt oder nachträglich mittels<br />
Ultraschall oder „Warmeinbetten“ in passende Löcher eingefügt.<br />
Schnapp- und Press-Sitze ergeben ebenfalls hochbelastbare Verbindungen.<br />
Die ausgezeichnete Elastizität und Festigkeit von <strong>Ultramid</strong> ® ,<br />
auch bei höheren Temperaturen, sind für diese Konstruktionen besonders<br />
vorteilhaft.<br />
Zum Schweißen von <strong>Ultramid</strong> ® eignen sich praktisch alle für thermoplastische<br />
Kunststoffe entwickelten Verfahren. Für Formteile werden die<br />
folgenden Schweißverfahren eingesetzt:<br />
Vibrationsschweißen (lineares, biaxiales)<br />
Rotationsreibschweißen<br />
Ultraschallschweißen<br />
Laserstrahlschweißen<br />
Heizelementschweißen (Wärmekontakt- und Strahlungsschweißen)<br />
Alle diese Verfahren haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile (siehe<br />
Tabelle 9). Sie erfordern in der Regel spezielle Nahtgeometrien und den<br />
Schweißverfahren angepasste Konstruktionen, so dass die Auswahl des<br />
Schweißverfahrens vor der endgültigen Gestaltung erfolgen sollte.<br />
Hinweise für die Gestaltung und die Wahl der Schweißparameter sind<br />
in den entsprechenden DVS-Richtlinien (DVS: Deutscher Verband für<br />
Schweißtechnik, Düsseldorf) zu finden.<br />
Für Folien werden das Wärmeimpulsschweißen und – bei geeigneter<br />
Materialeinstellung – das Hochfrequenzschweißen bevorzugt eingesetzt;<br />
geeignet sind aber auch das Laserstrahl-, das Heizelement- und<br />
das Ultraschallverfahren.
Tabelle 9: Vor- und Nachteile der Schweißverfahren<br />
Verfahren Vorteile Nachteile Anwendungen<br />
Vibration relativ kurze Zykluszeiten;<br />
hohe Festigkeit<br />
Rotation relativ kurze Zykluszeiten;<br />
hohe Festigkeit<br />
Ultraschall kurze Zykluszeit;<br />
Integrierbarkeit in Fertigungslinien<br />
Laser austriebsfreie, saubere Schweißnaht; belastungsfreie<br />
Schweißung; Gestaltungsfreiheit<br />
Heizelement<br />
Wärmekontakt<br />
Heizelement<br />
Strahlung<br />
hohe Festigkeit;<br />
glatter, zusammenhängender Austrieb<br />
hohe Festigkeit;<br />
glatter, zusammenhängender Austrieb<br />
Zum Kleben von <strong>Ultramid</strong> ® eignen sich besondere Klebelösemittel<br />
oder Klebelacke, beispielsweise auf der Grundlage von Phenol- oder<br />
Resorcinlösungen, konzentrierter Ameisensäure, Festkleber mit oder<br />
ohne chemische Vernetzung (Reaktions- oder Zweikomponentenkleber),<br />
Polymerisationskleber sowie Haft- und Kontaktkleber.<br />
Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® können ggf. nach einer Oberflächenbehandlung<br />
auch mit Gummi oder anderen Elastomeren fest verbunden werden.<br />
Bedrucken, Prägen, laserbeschriften, lackieren,<br />
Metallisieren<br />
Bedrucken<br />
<strong>Ultramid</strong> ® lässt sich ohne Vorbehandlung nach den vom Papierdruck<br />
her bekannten Verfahren bedrucken. Spritzgussteile sollten weitgehend<br />
frei von Eigenspannungen und möglichst ohne Formtrennmittel,<br />
insbesondere silikonhaltige, gefertigt werden. Für das Bedrucken von<br />
<strong>Ultramid</strong> ® stehen bewährte Spezialdruckfarben zur Verfügung.<br />
Heißprägen<br />
Das Heißprägen mit geeigneten Prägefolien ist bei <strong>Ultramid</strong> ® problemlos.<br />
Laserbeschriften<br />
Die Beschriftung von <strong>Ultramid</strong> ® mit Hilfe von Lasern bietet eine<br />
Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Verfahren, etwa dann,<br />
wenn hohe Anforderungen hinsichtlich Beständigkeit, Flexibilität und<br />
Geschwindigkeit gestellt werden.<br />
hohe Schweißkräfte; Belastung durch Vibration;<br />
körniger Schweißaustrieb; breite Naht<br />
Die nachstehenden Angaben dienen lediglich einer ersten Orientierung.<br />
Für eine weitergehende Beratung, etwa im Hinblick auf die Auswahl<br />
gut laserbeschriftbarer <strong>Ultramid</strong> ® Einfärbungen, steht der Ultraplaste-<br />
Infopoint gerne zur Verfügung.<br />
Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 1064 nm)<br />
Ungefärbte <strong>Ultramid</strong> ® Standardmarken sind mit Nd:YAG-Lasern aufgrund<br />
sehr geringer Energieabsorption praktisch nicht zu beschriften.<br />
Dies gilt auch für glasfaser- und mineralverstärkte Marken. Durch<br />
Zusatz spezieller Additive lassen sich <strong>Ultramid</strong> ® Typen mit verbesserter<br />
Beschriftbarkeit erzielen. Mit bestimmten Schwarzeinfärbungen erhält<br />
man eine kontrastreiche Schrift.<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A3X-Marken lassen sich ungefärbt mit gutem Kontrast<br />
beschriften, relativ schlecht dagegen in üblichen Schwarzeinfärbungen.<br />
Speziell für die Beschriftung mit dem Nd:YAG-Laser wurde das<br />
<strong>Ultramid</strong> ® LS-Sortiment entwickelt. Das LS-Sortiment umfasst unver-<br />
stärkte, verstärkte und flammgeschützte Marken. Eine Übersicht<br />
sendet der Ultraplaste-Infopoint bei Bedarf gerne zu.<br />
Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 532 nm)<br />
Bei ungefärbten und hell eingefärbten <strong>Ultramid</strong> ® Typen lassen sich mit<br />
dem frequenzverdoppelten Nd:YAG-Laser im allgemeinen eine höhere<br />
Konturenschärfe und ein stärkerer Kontrast erzielen als mit dem<br />
Nd:YAG-Laser (1064 nm). Bei Schwarzeinfärbungen wird dagegen kein<br />
Vorteil erzielt.<br />
Saugrohre, Behälter,<br />
Luftführungen<br />
rotationssymetrische Naht erforderlich Behälter, Stutzen, Deckel,<br />
Stabwerke, Filtergehäuse<br />
hohe mechanische Belastung durch Schwingungen,<br />
Schäden durch Mitschwingen möglich<br />
Gehäuse, Geräte,<br />
Lagerkäfige, Filter<br />
möglicherweise Materialanpassung erforderlich Gehäuse, Deckel, Filter,<br />
medizinische Geräte<br />
lange Zykluszeit; Kleben der Schmelze am Behälter<br />
Heizelement; Prozess mit Reinigung des<br />
Heizelements möglich<br />
lange Zykluszeit; nur geringer Verzug zulässig oder Gehäuse<br />
Kompensation durch Werkzeug erforderlich<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
51
52<br />
Die Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Excimer-Laser (Wellenlänge 175 - 483 nm)<br />
Excimer-Laser erzielen auf <strong>Ultramid</strong> ® eine höhere Konturenschärfe und<br />
bessere Oberfläche als Nd:YAG-Laser. Gute Resultate werden insbe-<br />
sondere bei hellen Einfärbungen erzielt.<br />
CO2-Laser (Wellenlänge 10640 nm)<br />
Ungefärbtes und eingefärbtes <strong>Ultramid</strong> ® lässt sich mit dem CO 2-Laser<br />
praktisch nicht beschriften. Es erfolgt höchstens eine nur schlecht<br />
wahrnehmbare Gravur der Oberfläche ohne Farbumschlag.<br />
Lackieren<br />
Aufgrund der hervorragenden Beständigkeit gegen die meisten<br />
Lösungsmittel kann <strong>Ultramid</strong> ® mit verschiedenen Lacken bei guter<br />
Haftung und ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften<br />
ein- oder mehrschichtig lackiert werden. Geeignet sind Ein- und Zweikomponentenlacke,<br />
deren Bindemittel auf den zu lackierenden Werkstoff<br />
abgestimmt werden.<br />
Metallisieren<br />
Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® lassen sich nach entsprechender Vorbehandlung<br />
galvanisch oder im Hochvakuum metallisieren. Bei unverstärkten und<br />
verstärkten Marken ist eine einwandfreie Oberflächengüte erreichbar.<br />
Metallisierte Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® werden zunehmend im Sanitär-, Elektronik-<br />
und Kfz-Bereich verwendet.<br />
Konditionieren<br />
Ihre optimale Schlagzähigkeit und konstante Abmessungen erreichen<br />
Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® , vor allem wenn sie aus Standard-Spritzgussmarken<br />
bestehen, erst nach Feuchtigkeitsaufnahme. Konditionieren,<br />
d. h. Lagern in warmem Wasser oder in feuchtwarmer Luft, dient zur<br />
raschen Anreicherung mit 1,5 % bis 3 % Feuchtigkeit, dem Gleichgewichtsgehalt<br />
an normalfeuchter Luft (vgl. Abb. 21 und Einzelwerte in<br />
der Sortimentsübersicht <strong>Ultramid</strong> ® ).<br />
Praktische Konditionierverfahren<br />
Das Lagern in 40 °C bis 90 °C warmem Wasser ist einfach durchzuführen,<br />
kann aber zu Wasserflecken, Belag und besonders bei dünnen<br />
Teilen mit Eigenspannungen zum Verzug führen. Bei den verstärkten<br />
Marken kann außerdem die Oberflächengüte beeinträchtigt werden.<br />
Für die A3X2G…-Marken ist das Konditionieren im Wasserbad höherer<br />
Temperatur zudem nicht empfehlenswert.<br />
Daher wird die Feuchtklima konditionierung (z. B. bei 40 °C und 90 %<br />
relativer Feuchte oder im Klima 70 / 62 zum Schnellkonditionieren von<br />
Probekörpern nach ISO-1110) als schonendes Verfahren im<br />
Allgemeinen vorgezogen. Für Teile aus <strong>Ultramid</strong> ® A3X sollte auch hier<br />
die Temperatur ca. 40 °C nicht überschreiten.<br />
Man kann Teile zum Konditionieren auch einfach in PE-Säcken warm<br />
lagern, die, bezogen auf das Gewicht der Teile, 5 % bis 10 % Wasser<br />
enthalten.<br />
Lagerungsdauer beim Konditionieren<br />
Die zum Konditionieren auf den normalen Feuchtigkeitsgehalt<br />
(NK 23 / 50) erforderliche Lagerungsdauer steigt mit der Schichtdicke<br />
der Teile stark an (quadratische Abhängigkeit), wogegen sie mit steigender<br />
Temperatur deutlich abnimmt. Tabelle 10 enthält die für flächige<br />
Teile (Platten) aus <strong>Ultramid</strong> ® A und B notwendige Lagerungsdauer in<br />
Abhängigkeit von der Wanddicke und der Konditionierbedingung, sei es<br />
im Feuchtklima oder im Wasserbad. Das Konditionieren im Feuchtklima,<br />
z. B. bei 40 °C / 90 %, ist generell als thermisch schonendes Konditionierklima<br />
empfehlenswert.<br />
Die technische Information „Konditionieren von Fertigteilen aus<br />
<strong>Ultramid</strong> ® “ gibt weitere Hinweise.<br />
tempern<br />
Durch Tempern, z. B. durch eine halb- bis eintägige Wärmenach-<br />
behandlung (am besten in einer Temperflüssigkeit bei 140 °C bis<br />
170 °C), können Eigenspannungen, wie sie bei dickwandigen Teilen aus<br />
Marken mit hohem Elastizitätsmodul (z. B. <strong>Ultramid</strong> ® A3EG7) oder bei<br />
extrudierten Halbzeugen auftreten, weitgehend beseitigt werden. Das<br />
Tempern führt auch zur Nachkristallisation nicht völlig auskristallisier-<br />
ter (mit kaltem Werkzeug gefertigter) Spritzgussteile, wobei einerseits<br />
Dichte, Abriebfestigkeit, Steifigkeit und Härte ansteigen und anderer-<br />
seits eine geringe Nachschwindung, mitunter auch ein geringer Verzug<br />
der Teile, eintritt.<br />
Als Temperflüssigkeiten kommen wärmebeständige Mineral-, Paraffin-<br />
und Silikonöle in Betracht. Die getemperten Teile müssen langsam<br />
abgekühlt werden.
Tabelle 10: Konditionierdauer in Stunden zur Einstellung des Gleichgewichtswassergehalts an normalfeuchter Luft (23 °C / 50 %) 1<br />
beim Lagern von flächigen Teilen (Platten) aus <strong>Ultramid</strong> ® im Heißwasserbad oder im Feuchtklima<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Gleichgewichtswasser - Konditionierbedingung Wanddicke [mm]<br />
gehalt im NK 23 / 50 [%] 1<br />
1 2 4 6 8 10<br />
B-Marken<br />
unverstärkt<br />
glasfaserverstärkt<br />
mineralverstärkt<br />
A-Marken<br />
unverstärkt<br />
glasfaserverstärkt<br />
mineralverstärkt<br />
3,0<br />
1,5…2,6<br />
2,0…2,4<br />
2,8<br />
1,2…2,2<br />
1,4…1,5<br />
Lufteinlasskanal<br />
Wasserbad 40 °C<br />
60 °C<br />
80 °C<br />
Klima 40 °C / 90 %<br />
70 °C / 62 % 2<br />
Wasserbad 40 °C<br />
60 °C<br />
80 °C<br />
Klima 40 °C / 90 %<br />
70 °C / 62 % 2<br />
3,5<br />
1<br />
0,5<br />
15<br />
10<br />
6<br />
1,5<br />
0,5<br />
24<br />
15<br />
1 Werte des Gleichgewichtswassergehalts der verschiedenen <strong>Ultramid</strong> ® Marken im NK 23 / 50 siehe die <strong>Ultramid</strong> ® Sortimentsübersicht<br />
2 Nach ISO -1110 zum Konditionieren von Normprobekörpern auf den Normalfeuchtigkeitsgehalt im NK 23 / 50<br />
14<br />
4<br />
1<br />
60<br />
48<br />
31<br />
6<br />
2<br />
96<br />
60<br />
60<br />
16<br />
4<br />
260<br />
120<br />
110<br />
24<br />
8<br />
430<br />
240<br />
120<br />
36<br />
10<br />
600<br />
240<br />
240<br />
60<br />
20<br />
960<br />
550<br />
240<br />
72<br />
18<br />
380<br />
110<br />
24<br />
1100 1700<br />
480<br />
120<br />
36<br />
Lüfterrad<br />
670<br />
190<br />
60<br />
1700 2900<br />
DIE VErArBEITUnG Von ULTrAMID ®<br />
53
54<br />
Allgemeine Hinweise<br />
Sicherheitshinweise<br />
Sicherheitsvorkehrungen bei der Verarbeitung<br />
Bei der Verarbeitung im üblichen Temperaturbereich (<strong>Ultramid</strong> ® A, B und<br />
C: bis 310 °C, <strong>Ultramid</strong> ® T bis 330 °C) sind Schmelzen aus <strong>Ultramid</strong> ®<br />
thermisch stabil und zeigen kaum molekularen Abbau oder Entwicklung<br />
von Gasen und Dämpfen. Wie alle thermoplastischen Polymere zersetzt<br />
sich auch <strong>Ultramid</strong> ® bei übermäßiger thermischer Beanspruchung,<br />
z. B. bei Überhitzung oder beim Reinigen durch Abbrennen. Dabei<br />
bilden sich gasförmige Zersetzungsprodukte. Oberhalb der üblichen<br />
Temperaturbereiche beschleunigt sich die Zersetzung, wobei zunächst<br />
hauptsächlich Kohlenmonoxid, Ammoniak und bei <strong>Ultramid</strong> ® B auch<br />
Caprolactam gebildet werden. Oberhalb 310° ( <strong>Ultramid</strong> ® A, B und<br />
C) bzw. 350° ( <strong>Ultramid</strong> ® T ) beschleunigt sich die Zersetzung, wobei<br />
zunächst auch geringe Mengen von stechend riechenden Dämpfen,<br />
von Aldehyden, Aminen und anderen stickstoffhaltigen Abbauprodukten<br />
entstehen.<br />
Bei sachgemäßer Verarbeitung von <strong>Ultramid</strong> ® treten im Bereich der<br />
Verarbeitungsmaschinen keine schädlichen Dämpfe auf.<br />
Bei unsachgemäßer Verarbeitung, z. B. hoher Temperaturbelastung<br />
und /oder langer Verweilzeit der Schmelze in der Verarbeitungsmaschine,<br />
können sich gesundheitsschädliche, stechend riechende Dämpfe<br />
abspalten. In einem solchen Störungsfall, der sich auch durch bräunliche<br />
Verbrennungsschlieren auf den Formteilen bemerkbar machen<br />
kann, ist der Zylinder der Verarbeitungsmaschine durch Ausspritzen ins<br />
Freie bei gleichzeitiger Herabsetzung der Zylindertemperaturen freizuspülen.<br />
Eine rasche Kühlung des geschädigten Materials, z. B. in einem<br />
Wasserbad, vermindert die Geruchsbelästigung.<br />
Für eine Be- und Entlüftung des Arbeitsplatzes – am besten durch eine<br />
Abzugshaube über der Zylindereinheit – ist generell Sorge zu tragen.<br />
Saugrohr<br />
Lebensmittelrechtliche Bestimmungen für <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Die mit FC gekennzeichneten Marken des <strong>Ultramid</strong> ® Sortiments entsprechen<br />
in ihrer Zusammensetzung der derzeit gültigen Gesetzgebung<br />
für Kunststoffe im Lebensmittelkontakt in <strong>Europa</strong> und USA. Die im<br />
Handelsnamen mit W, H, U und X bezeichneten Marken (2. Buchstabe<br />
in der Nomenklatur) sind in keinem Fall für den Lebensmittelkontakt<br />
geeignet. Falls Sie detaillierte Auskunft über den lebensmittelrechtlichen<br />
Status einer konkreten <strong>Ultramid</strong> ® Type benötigen, wenden Sie<br />
sich bitte direkt an die <strong>BASF</strong> (plastics.safety@basf.com). Wir stellen<br />
Ihnen gerne eine aktuelle Konformitätsbestätigung bezogen auf die<br />
derzeit geltenden gesetzlichen Vorschriften aus.<br />
Qualitäts- und Umweltmanagement<br />
Qualitäts- und Umweltmanagement sind zentrale Bestandteile der<br />
<strong>BASF</strong>-Unternehmenspolitik. Ein wesentliches Ziel ist die Kundenzufriedenheit.<br />
Die kontinuierliche Verbesserung der Produkte und Leistungen<br />
im Hinblick auf Qualität, Umwelt, Sicherheit und Gesundheit ist ein<br />
vorrangiges Ziel. Die Geschäftseinheit Engineering <strong>Plastics</strong> Europe der<br />
<strong>BASF</strong> SE wendet ein Qualitäts- und Umweltmanagementsystem an, das<br />
von der Deutschen Gesellschaft zur Zertifizierung von Managementsystemen<br />
(DQS) zertifiziert ist:<br />
Qualitätsmanagementsystem gemäß ISO 9001 und ISO/TS 16949<br />
Umweltmanagementsystem gemäß ISO 14001.<br />
Die Zertifizierung umfasst alle Leistungen, die die Geschäftseinheit in<br />
Verbindung mit Entwicklung, Herstellung, Vermarktung und Vertrieb der<br />
technischen Kunststoffe erbringt. Regelmäßige interne Audits sowie<br />
Schulungsmaßnahmen für die Mitarbeiter stellen die Funktionsfähigkeit<br />
und konstante Weiterentwicklung der Managementsysteme sicher.
Qualitätssicherung<br />
Eingangskontrolle beim Verarbeiter<br />
In den meisten Ländern obliegt dem Verarbeiter nach den gesetzlichen<br />
Bestimmungen eine Eingangskontrolle. Eine solche Prüfung ist<br />
auch deshalb geboten, weil nur so eine verlässliche Kenntnis über die<br />
Warenbeschaffenheit zum Zeitpunkt des Eingangs beim Verarbeiter zu<br />
erhalten ist.<br />
Für eine Eingangskontrolle von <strong>Ultramid</strong> ® kommen neben der Sichtprüfung<br />
(Inaugenscheinnahme), je nach Produkt und Anforderungen, in<br />
erster Linie die in Tabelle 11 zusammengestellten genormten Prüfverfahren<br />
in Betracht. Zahlreiche weitere für <strong>Ultramid</strong> ® geeignete Prüfverfahren<br />
sind in der Norm „Kunststoffe – Polyamid (<strong>PA</strong>)-Formmassen für<br />
das Spritzgießen und die Extrusion – Teil 2: Herstellung von Probekörpern<br />
und Bestimmung von Eigenschaften“, ISO 1874-2, aufgeführt.<br />
Die Richtwerte nach diesen Prüfverfahren für die verschiedenen<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Marken sind in der Sortimentsübersicht <strong>Ultramid</strong> ® enthalten.<br />
Tabelle 11: Prüfverfahren für die Eingangskontrolle von <strong>Ultramid</strong> ®<br />
Prüfmethode 1<br />
Richtwerte in Sortimentsübersicht<br />
<strong>Ultramid</strong> ®<br />
Prüfnormen<br />
Qualitätssicherung im Verarbeitungsbetrieb<br />
Eine Qualitätssicherung ist Bestandteil jeder modernen Spritzgussfertigung,<br />
denn die Qualität von <strong>Ultramid</strong> ® Formteilen wird neben den<br />
Produkteinflüssen in erster Linie von den Verarbeitungsparametern<br />
bestimmt. Voraussetzung für spritzgegossene Formteile konstanter<br />
Qualität sind konstante Verarbeitungsbedingungen. Die wichtigsten<br />
Prozessgrößen hierbei sind:<br />
Massetemperatur<br />
Formfüllgeschwindigkeit<br />
Nachdruck (Nachdruckgröße und -zeit)<br />
Werkzeugoberflächentemperatur<br />
Moderne Spritzgießmaschinen sind mit einer Prozessregelung ausgerüstet,<br />
wodurch die genannten Größen in einem engen Toleranzbereich<br />
konstant gehalten werden können. Engere Prozesstoleranzen bei der<br />
Verarbeitung führen im allgemeinen zu Spritzgussteilen von gleichmäßigerer<br />
Qualität. Die Qualitätssicherung kann durch eine Dokumentation<br />
der Istwerte erleichtert werden.<br />
Bemerkungen<br />
Identifizierung DIN 53746 Einfache Methoden zur Identifizierung mittels Schmelztemperatur,<br />
Dichte und Löslichkeit<br />
Schmelztemperatur • ISO 11357 <strong>Plastics</strong> – Differential scanning calorimetry (DSC)<br />
Dichte • ISO 1183 Auftriebsverfahren<br />
Glührückstand •2 ISO 3451-4 Zur Prüfung des Gehalts an Verstärkungsstoffen<br />
Viskositätszahl VZ • ISO 307 Lösemittel H2SO4 96 %, Korrektur der Einwaage bei verstärkten und<br />
modifizierten Produkten erforderlich<br />
Volumenfließrate MVR • ISO 1133 Bevorzugte Prüfbedingung: 275 °C/5 kg (bei <strong>Ultramid</strong> ® T 325 °C/5 kg);<br />
Trocknung auf Feuchtegehalte < 0,05 % erforderlich<br />
Feuchtigkeitsgehalt • 3 ISO 15512 Coulometrische Karl-Fischer-Titration<br />
1 Alle aufgeführten Prüfungen sind am Granulat und an Fertigteilen durchführbar.<br />
2 Die Sortimentsübersicht enthält die Nominalwerte für die Gehalte von Verstärkungsstoffen.<br />
3 <strong>Ultramid</strong> ® wird verarbeitungsfertig getrocknet geliefert mit Feuchtigkeitsgehalten von max. 0,15 % (Spritzguss) bzw. 0,1 % (Extrusion).<br />
ALLGEMEInE HInWEISE<br />
55
56<br />
Allgemeine Hinweise<br />
Wichtige Qualitätskriterien für <strong>Ultramid</strong> ® Formteile sind:<br />
Maßhaltigkeit (Verzugsfreiheit)<br />
Oberflächenbeschaffenheit<br />
Eine einfache Fertigteilprüfung ist die Gewichtsbestimmung, denn ein<br />
nicht konstanter Prozess drückt sich in aller Regel in Gewichtsschwan-<br />
kungen aus. Die Oberflächenbeschaffenheit wird durch Sichtprüfung<br />
kontrolliert.<br />
Typische Oberflächenfehler sind zum Beispiel Verfärbungen, Fließlinien,<br />
Schlieren, Markierungen, Rillen, Einfallstellen, Glasfasereffekte und<br />
Ausschwemmungen.<br />
Das lichtmikroskopische Bild des Gefüges von Dünnschnitten aus<br />
Spritzgussteilen ist vor allem bei den unverstärkten Marken ein wichtiges<br />
Qualitätskriterium. Damit können gestörte kristalline Strukturen<br />
und andere Unregelmäßigkeiten im Inneren der Teile sichtbar gemacht<br />
werden. Auf diese Weise kann die Qualität von <strong>Ultramid</strong> ® Formteilen<br />
beurteilt werden und mögliche Fehlerursachen lassen sich so gegebenenfalls<br />
aufdecken (vgl. Abb. 56).<br />
Eine Gefügeprüfung ist bei der Festlegung der optimalen Verarbeitungsbedingungen<br />
zweckmäßig. Sie kann auch ein Element der laufenden<br />
Qualitätssicherung sein.<br />
Bei der Fertigung von hochwertigen technischen Teilen aus <strong>Ultramid</strong> ®<br />
ist eine planmäßige Qualitätskontrolle während der laufenden Fertigung<br />
unerlässlich. Sie kann durch Stichproben, erforderlichenfalls auch an<br />
sämtlichen Teilen, erfolgen. Rechnerunterstützte Messeinrichtungen<br />
reduzieren den Arbeitsaufwand für die Messungen und erleichtern die<br />
Dokumentation der durchgeführten Prüfungen.<br />
lieferform und lagerung<br />
<strong>Ultramid</strong> ® wird als zylinder- oder linsenförmiges Granulat geliefert. Die<br />
Schüttdichte beträgt ca. 0,7g /cm³. Die Produkte sind verarbeitungsfertig<br />
getrocknet und feuchtigkeitsdicht verpackt. Standardverpackungen<br />
sind der 25 kg-Spezialsack und der 1000 kg-Schüttgutbehälter (achteckiger<br />
IBC = Intermediate Bulk Container aus Wellpappe mit Einstellsack).<br />
Nach Vereinbarung sind weitere Packmittel und der Versand in<br />
Straßen- oder Bahnsilowagen möglich. Sämtliche Gebinde sind dicht<br />
verschlossen und sollten nur unmittelbar vor dem Verarbeiten geöffnet<br />
werden. Damit das einwandfrei trocken gelieferte Material keine<br />
Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann, müssen die Gebinde in trockenen<br />
Räumen gelagert und nach der Entnahme von Teilmengen stets wieder<br />
sorgfältig verschlossen werden.<br />
In unbeschädigter Sackverpackung ist <strong>Ultramid</strong> ® unbegrenzt lagerfähig.<br />
Im IBC geliefertes Produkt kann erfahrungsgemäß ca. drei Monate<br />
gelagert werden, ohne dass durch Feuchtigkeitsaufnahme die Verarbeitungseigenschaften<br />
beeinträchtigt werden. In kalten Räumen gelagerte<br />
Gebinde sind vor dem Öffnen zu temperieren, damit sich auf dem Granulat<br />
kein Schwitzwasser niederschlägt.<br />
Kristallstrukturveränderungen<br />
durch den Formungsund<br />
Erstarrungsprozess<br />
Einfluss der Formgebung<br />
auf die Festigkeit<br />
Werkstoff-Fehler<br />
Äußere Einflüsse auf<br />
das Fertigteil durch<br />
Überbeanspruchung<br />
Fehlernachweis bei<br />
der Komplettierung<br />
und Nachbearbeitung<br />
Abb. 56: Beurteilungskriterien aus der lichtmikroskopischen<br />
Untersuchung von <strong>Ultramid</strong> ® Fertigteilen
Einfärbungen<br />
<strong>Ultramid</strong> ® wird ungefärbt und gefärbt geliefert. Ungefärbtes <strong>Ultramid</strong> ®<br />
hat eine weiß-opake Eigenfarbe. Gedeckt eingefärbt stehen einzelne<br />
Marken in mehreren Sortimentsfarben und -tönungen zur Verfügung.<br />
Ausnahmen: Die H- und W-stabilisierten <strong>Ultramid</strong> ® Marken sind nur<br />
ungefärbt und schwarz lieferbar, weil ihre Eigenfarbe Bunteinfärbungen<br />
mit definiertem Farbort nicht zulässt. Dies gilt auch für die <strong>Ultramid</strong> ®<br />
A3X2G…-Marken mit Brandschutzausrüstung und <strong>Ultramid</strong> ® T (vgl.<br />
Sortimentsübersicht: Einfärbung).<br />
<strong>Ultramid</strong> ® und Umwelt<br />
Stoßfängerabstützung<br />
Lagerung und Transport<br />
Unter normalen Bedingungen ist <strong>Ultramid</strong> ® unbegrenzt lagerfähig.<br />
Selbst bei erhöhter Temperatur, z. B. an Luft von 40 °C, auch unter<br />
Einwirkung von Sonnenlicht und Witterungseinflüssen, treten keine Zersetzungsreaktionen<br />
auf (vgl. „Lieferform und Lagerung“ und „Verhalten<br />
bei Bewitterung“).<br />
<strong>Ultramid</strong> ® ist kein gefährlicher Arbeitsstoff im Sinne der Gefahrstoffverordnung<br />
vom 01.01.2005 und damit auch kein gefährliches Transportgut<br />
(vgl. Sicherheitsdatenblatt <strong>Ultramid</strong> ® ).<br />
<strong>Ultramid</strong> ® ist in die Wassergefährdungsklasse WGK 0 eingestuft, das<br />
heißt, <strong>Ultramid</strong> ® gefährdet das Grundwasser nicht.<br />
Entsorgung<br />
Unter Beachtung der behördlichen Vorschriften kann <strong>Ultramid</strong> ® zusammen<br />
mit Hausmüll abgelagert oder verbrannt werden. Der Heizwert von<br />
unverstärkten Marken beträgt 29000 bis 32000 kJ / kg (Hu nach DIN<br />
51900).<br />
ALLGEMEInE HInWEISE<br />
57
58<br />
Allgemeine Hinweise<br />
Das Brennverhalten von <strong>Ultramid</strong> ® ist im entsprechenden Abschnitt<br />
eingehend beschrieben.<br />
Bei der vollständigen Verbrennung von <strong>Ultramid</strong> ® entstehen Kohlen-<br />
dioxid, Wasser und Stickoxide. Bei der unvollständigen Verbrennung<br />
bildet sich zusätzlich Kohlenmonoxid und Cyanwasserstoff. Daneben<br />
enthalten die Brandgase Spuren unverbrannter Primärzersetzungs-<br />
produkte, z. B. Kohlenwasserstoffe, stickstoffhaltige Verbindungen und<br />
deren Oxidationsprodukte.<br />
Die Toxizität der Brandgase wird in erster Linie durch den Gehalt an<br />
Kohlenmonoxid bestimmt. Nach toxikologischen Untersuchungen sind<br />
die im Temperaturbereich bis 400 °C entstehenden Zersetzungspro-<br />
dukte weniger giftig als die von Holz. Bei höheren Temperaturen ist die<br />
Toxizität vergleichbar.<br />
Verwertung<br />
Sortenreine <strong>Ultramid</strong> ® Abfälle, z. B. Mahlgut von Spritzgussteilen und<br />
dergleichen, können wie Produktionsabfälle (vgl. „Wiederverarbeitung,<br />
Verwertung von Abfällen“) – je nach Marke und Anforderungen – in<br />
bestimmtem Umfang wieder dem Verarbeitungsprozess zugeführt<br />
werden. Um fehlerfreie mahlguthaltige Spritzgussteile zu fertigen, muss<br />
das Mahlgut rein und trocken sein (meist ist eine Trocknung erforderlich,<br />
vgl. „Allgemeine Hinweise zur Verarbeitung: Vorbehandlung,<br />
Trocknung“), außerdem darf bei der vorangegangenen Verarbeitung<br />
keine thermische Schädigung aufgetreten sein. Der maximal zulässige<br />
Mahlgutanteil sollte in Versuchen ermittelt werden. Er hängt von der<br />
<strong>Ultramid</strong> ® Marke, der Art des Spritzteils und den Bauteilanforderungen<br />
ab. Die Eigenschaften der Teile, z. B. die Schlagzähigkeit und die<br />
mechanische Festigkeit, aber auch das Verarbeitungsverhalten wie das<br />
Fließvermögen, die Schwindung und die Oberflächenqualität, können<br />
bei bestimmten Marken schon durch einen geringen Mahlgutanteil<br />
wesentlich beeinflusst werden.<br />
Serviceleistungen<br />
Unsere Kunden sind ständig auf der Suche nach Optimierungsmöglichkeiten<br />
für ihre Prozesse. Da bis zu 80 % der Produktionskosten eines<br />
Kunststoffteils auf das Material und die Verarbeitungsmaschinen entfallen,<br />
liegt hier ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg. Die <strong>BASF</strong> hilft dabei,<br />
die Prozessparameter und den Materialeinsatz zu optimieren und damit<br />
die Herstellkosten so gering wie möglich zu erhalten.<br />
Wesentliche Schwerpunkte des Leistungsumfanges stellen die Bauteilprüfung<br />
und Optimierung sowie die Schadensanalyse dar. Unsere<br />
langjährige Erfahrung in Verbindung mit modernsten Prüfverfahren<br />
gewährleistet einen bedeutenden Beitrag zur raschen Lösung individueller<br />
Fragen.<br />
Nähere Informationen erhalten Sie gerne bei unserem Ultraplaste-<br />
Infopoint.<br />
Schaltungsträger<br />
von Kromberg & Schubert
Produktübersicht<br />
Spritzgussmarken, unverstärkt<br />
Charakteristische Merkmale <strong>Ultramid</strong> ® B <strong>Ultramid</strong> ® A <strong>Ultramid</strong> ® C<br />
Copolyamide<br />
Leichtfließend, sehr rasch verarbeitbar, hohe Schlagzähigkeit<br />
(im normalfeuchten Zustand)<br />
B3S<br />
leichtfließend bis mittelviskos, rasch verarbeitbar,<br />
hohe Schlagzähigkeit schon im trockenen Zustand<br />
schlagzähmodifiziert, dadurch sehr hohe Schlagzähigkeit<br />
auch trocken und in der Kälte, rasch verarbeitbar<br />
A3K<br />
A4K<br />
B3L A3Z<br />
mit hoher Wärmealterungsbeständigkeit A3W<br />
A4H<br />
mit Brandschutzausrüstung (UL 94 V-0) C3U<br />
Trockenlaufwerkstoff mit verbessertem<br />
A3R<br />
Gleitreibe- und Verschleißverhalten<br />
Spritzgussmarken, verstärkt<br />
Charakteristische Merkmale<br />
glasfaserverstärkt (10 % bis 50 %)<br />
Marken mit hoher Schlagzähigkeit, hoher Wärmealterungsbeständigkeit<br />
und günstigen elektrischen Eigenschaften<br />
zähmodifiziert, dadurch erhöhte Kerbschlagzähigkeit<br />
und Bruchfestigkeit<br />
mit sehr hoher Wärmealterungsbeständigkeit auch in heißen<br />
Schmierstoffen und günstigen elektrischen Eigenschaften<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B <strong>Ultramid</strong> ® A <strong>Ultramid</strong> ® T <strong>Ultramid</strong> ® C<br />
Copolyamide<br />
B35EG3,<br />
B3EG3…6<br />
B3G8<br />
A3EG5…10<br />
B3ZG3<br />
B3ZG6<br />
B3ZG8<br />
A3HG5…10<br />
T KR 4357 G6<br />
mit sehr hoher Wärmealterungsbeständigkeit B3WG3…10 A3WG3…10<br />
mit sehr hoher Hydrolysebeständigkeit A3HG6HR /<br />
A3WG6…7 HRX<br />
mit sehr hoher Wärmeform- und Wärmealterungsbeständigkeit T KR 4355 G5<br />
T KR 4355 G7<br />
mit Brandschutzausrüstung<br />
mineralverstärkt (15 % bis 40 %)<br />
B3UG4 A3X2G5…10<br />
A3UG5<br />
T KR 4365 G5 C3UG4<br />
Marken mit hoher Steifigkeit und Festigkeit; verzugsarm B3WM602<br />
Marken mit mittlerer Steifigkeit, hoher Schlagzähigkeit;<br />
verzugsarm<br />
B3M6<br />
mit Brandschutzausrüstung B3UM4<br />
mit Glasfasern und Mineral- oder Glaskugel-Verstärkung<br />
Marken mit mittlerer Steifigkeit und Festigkeit; verzugsarm B3WGM24<br />
BG40GM45HS<br />
B3GK24<br />
A3WGM53<br />
ALLGEMEInE HInWEISE<br />
59
60<br />
Allgemeine Hinweise<br />
Nomenklatur<br />
Die meisten Handelsmarken <strong>Ultramid</strong> ® sind mit Buchstaben und<br />
Zahlen gekennzeichnet, die Hinweise auf den chemischen Aufbau,<br />
die Schmelzviskosität, die Stabilisierung, den Glas fasergehalt und<br />
das verarbeitungstechnische Verhalten geben.<br />
2. und 3. Zahl<br />
2. oder<br />
2. und 3. Buchstabe<br />
2. oder<br />
1. Zahl<br />
1. Buchstabe<br />
B 3 E G 1 0<br />
1. Buchstabe<br />
<strong>PA</strong>-Klasseneinteilung<br />
B = <strong>PA</strong> 6<br />
A = <strong>PA</strong> 66<br />
C = Copolyamid 66 /6<br />
D = Sonderpolymer<br />
S = <strong>PA</strong> 610<br />
T = Copolyamid 6 /6T<br />
1. Zahl<br />
Viskositätsklasse<br />
3 = leichtfließend, niedrige Schmelzevis kosität, vornehmlich<br />
für den Spritzguss<br />
35 = niedrig- bis mittelviskos, für den Spritzguss und für die<br />
Extrusion von Monofilen und Folien<br />
4 = mittelviskos, für Spritzguss und Extrusion<br />
2. oder 2. und 3. Buchstabe<br />
Stabilisierungsart<br />
E, K = stabilisiert, helle Eigenfarbe, erhöhte Wärmealterungs-,<br />
Wetter- und Heißwasser bestän digkeit, elek trische<br />
Eigenschaften sind nicht beeinträchtigt<br />
H = stabilisiert, erhöhte Wärme alterungs-, Heißwasser- und<br />
Wetterbeständigkeit, nur für technische Teile, elektrische<br />
Eigenschaften sind nicht beeinträchtigt, je nach Type hellbeige<br />
bis braune Eigenfarbe<br />
W = stabilisiert, hohe Wärme alterungs beständigkeit, nur ungefärbt<br />
und schwarz lieferbar, bei hohen Anforde rungen an die elektrischen<br />
Eigenschaften der Teile weniger geeignet<br />
Besondere Eigenschaften, Zusätze<br />
F = funktionelles Additiv<br />
L = schlagzähmodifiziert und stabilisiert, trockenschlag zäh,<br />
leicht fließend, rasch verarbeitbar<br />
S = rasch verarbeitbar, sehr feinkörniges Kristallgefüge;<br />
für den Spritzguss<br />
U = mit Brandschutzausrüstung ohne roten Phosphor<br />
X2, = mit rotem Phosphor als Brandschutz aus rüstung<br />
X3<br />
Z = schlagzähmodifiziert und stabilisiert mit sehr hoher<br />
Kälteschlagzähigkeit (unverstärkte Marken) bzw. erhöhter<br />
Schlagzähigkeit (verstärkte Marken)
Verstärkungsart<br />
C (mit Zahl) = kohlefaserverstärkt<br />
G (mit Zahl) = mit Glasfaserverstärkung<br />
K (mit Zahl) = mit Glaskugelverstärkung, stabilisiert<br />
M (mit Zahl = mit Mineralverstärkung, stabilisiert; Sonderprodukt:<br />
M602 mit ca. 30 % Spezialsilikat (erhöhte Steifigkeit)<br />
Lieferbare Kombinationen mit Glasfaserverstärkung:<br />
GM (Glasfasern/Mineral)<br />
GK (Glasfasern/Glaskugeln)<br />
2. bzw 2. und 3. Zahl<br />
Gehalt an Verstärkungsstoffen (Masseanteil)<br />
2 = ca. 10 %<br />
3 = ca. 15 %<br />
4 = ca. 20 %<br />
5 = ca. 25 %<br />
6 = ca. 30 %<br />
7 = ca. 35 %<br />
8 = ca. 40 %<br />
10 = ca. 50 %<br />
Die Gehalte der Kombinationen von Glasfaserverstärkung (G) mit<br />
Mineral (M) oder mit Glaskugeln (K) werden entsprechend durch zwei<br />
Zahlen gekennzeichnet, z. B.:<br />
GM 53 = ca. 25 % Glasfasern und<br />
ca. 15 % Mineral, stabilisiert<br />
GK 24 = ca. 10 % Glasfasern und<br />
ca. 20 % Glaskugeln, stabilisiert<br />
Suffices<br />
Suffices weisen auf besondere Eigenschaften hin, z. B.:<br />
HR = erhöhte Hydrolysebeständigkeit<br />
LS = mit Nd: YAG-Laser markierbar<br />
FC = für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet<br />
Beispiele<br />
Beispiel 1<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A4H<br />
A = <strong>PA</strong> 66<br />
4 = Viskositätsklasse 4 (mittelviskos)<br />
H = erhöhte Wärmestabilisierung<br />
Beispiel 2<br />
<strong>Ultramid</strong> ® A3X2G10<br />
A = <strong>PA</strong> 66<br />
3 = Viskositätsklasse 3 (niedrigviskos, für den Spritzguss)<br />
X2 = Brandschutzausrüstung (phosphorhaltig)<br />
G10 = ca. 50 % Glasfasern<br />
Beispiel 3<br />
<strong>Ultramid</strong> ® B3G10 SI<br />
B = <strong>PA</strong> 6<br />
3 = Viskositätsklasse 3 (niedrigviskos, für den Spritzguss)<br />
G10 = ca. 50 % Glasfasern<br />
SI = mit verbesserter Oberflächenqualität<br />
allgemeine hinweise<br />
61
62<br />
Allgemeine Hinweise<br />
Stichwortverzeichnis<br />
Akkubohrhammer 7<br />
Anfahren 32<br />
Angussarten 37, 48<br />
Angusslage 48 f.<br />
Apparatebau 8, 10, 27<br />
Ausformschrägen 36<br />
Außenspiegel 42<br />
Auswerfer 36<br />
Automobilbau 4 f<br />
Autotürgriffe 25<br />
Barriereschnecken 33 f., 38<br />
Bau 8<br />
Beanspruchung<br />
– langzeitige statische 16<br />
– schwingende 16<br />
Bedrucken 51<br />
Befestigungskappen 27<br />
Behinderte Schwindung 39, 44, 45, 48, 49<br />
Bewitterung 28<br />
Biegefestigkeit 22<br />
Brandschutzausrüstung 11<br />
Brennverhalten<br />
– Allgemeine Hinweise 26, 58<br />
– Prüfungen 26<br />
Designbesteck 9<br />
Drehmomentstützen 20<br />
Dreizonenschnecke 33, 34, 35<br />
Durchgangswiderstand 24, 25<br />
Durchschlagfestigkeit 24<br />
Eigenschaften 10 ff<br />
Einfärbung 14, 26, 32 f, 36, 51 f., 57<br />
Einfluss<br />
– von Angussanlage und Angussart 37, 48<br />
– von Massetemperatur und<br />
Einspritzgeschwindigkeit 38, 42<br />
– des Nachdrucks 46<br />
– der Wanddicke 48<br />
– der Werkzeugtemperatur 46<br />
Eingangskontrolle beim Verarbeiter 55<br />
Einlegeteile 38<br />
Einspritzgeschwindigkeit 42<br />
Einzug 40<br />
Elastizitätsmodul 11, 13 f., 17, 29, 52<br />
Elastizitätsmodulbereiche 14<br />
Elektrische Eigenschaften 24<br />
Elektro- und Elektroniksektor 6, 7<br />
Energiereiche Strahlung 28, 29<br />
Energietechnik 6<br />
Entformung 44<br />
Entgasungsschnecken 34<br />
Entsorgung 57<br />
Fahrzeugbau 4 f.<br />
Feinwerktechnik 8<br />
Feuchtigkeitsgehalt 12, 24<br />
Feuerlöschkopf 9<br />
Fließverhalten 42, 43<br />
Fördertechnik 8<br />
Freie Schwindung 45<br />
Glasfaserverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® 11, 17, 18, 25<br />
Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt 23, 53<br />
Gleitreibungszahl 19<br />
Gleitverschleißverhalten 18<br />
Hausgerätetechnik 6<br />
Haushalt 8<br />
Heißprägen 51<br />
Industrieprodukte 8 f.<br />
Installationstechnik 8<br />
Isochrone Spannungs-Dehnungs-Linien 17<br />
Kälteschlagzähigkeit 14<br />
Kavitation 18<br />
Konditionierdauer 53<br />
Konditionieren 52 f<br />
Konsumgüter 8 f.<br />
Kühlwasser-Durchfluss 8<br />
Lackieren 51<br />
Lagerung 56 f.<br />
Lagerungsdauer beim Konditionieren 52<br />
Längenausdehnung 19<br />
Laserbeschriften 51 f<br />
Lebensmittelrechtliche Bestimmungen 54<br />
Leistungsschalter 6<br />
Lichtmaschinenkappe 5<br />
Lieferform 56<br />
Lufteinlasskanal 53<br />
Lüfterrad 53<br />
Maschinenbau 8<br />
Maschinendüse 36<br />
Maßänderung 48<br />
Maßhaltigkeit 22<br />
Massetemperaturen 38, 46<br />
Materialwechsel 32<br />
Mechanische Eigenschaften 12<br />
Mechanische Reinigung 32<br />
Merkmale 10<br />
Metallisieren 51<br />
Mineralverstärktes <strong>Ultramid</strong> ® 11<br />
Molekulare Daten 29<br />
Motorabdeckung 5<br />
Motorölwanne 19<br />
Nachdruck 46<br />
Nachschwindung 44, 48<br />
Nadelverschlussdüse 37<br />
Nd:YAG-Laser 51<br />
Nomenklatur 60<br />
Photovoltaik 6<br />
Plastifiziereinheit 34<br />
Prägen 51<br />
Praktische Konditionierverfahren 52<br />
Produktgruppen 10<br />
Produktübersicht 59<br />
Programmwahlschalter 16<br />
Prüfverfahren für die Eingangskontrolle 55<br />
Qualitätskriterien 56<br />
Qualitätsmanagement 54<br />
Qualitätssicherung 55 f.<br />
Qualitätssicherung im Verarbeitungsbetrieb 55<br />
Reibungs- und Verschleißverhalten 18<br />
Reihenklemme 7<br />
Rundstecker 14<br />
Rückstromsperre 35<br />
Sanitärtechnik 8<br />
Saugrohr 54<br />
Schädigungsarbeit 15<br />
Schaltungsträger 58<br />
Schlagzähigkeit 14 -17, 22<br />
Schleifgerätgehäuse 21<br />
Schmelzeviskosität 30<br />
Schmelz- und Erstarrungsverhalten 30<br />
Schneckendrehzahl 40
Schneckengangtiefe 35<br />
Schneckenspitze 35<br />
Schnellkupplungen 4<br />
Schubmodul 12, 13<br />
Schweißverfahren 51<br />
Schwindung 44<br />
Schwingfestigkeit 16 - 18<br />
Selbsteinfärben 32<br />
Serviceleistungen 58<br />
Sicherheitshinweise 54<br />
Sicherheitsvorkehrungen bei<br />
der Verarbeitung 54<br />
Sicherungskasten 45<br />
Skischuh 49<br />
Snowboard-Bindung 9<br />
Solarstecker 8<br />
Sonderverfahren 50<br />
Sortimentsbeschreibung 10<br />
Spanabhebende Bearbeitung 50<br />
Spannungsdehnungs-Diagramme 15<br />
Spezifischer Durchgangswiderstand 25<br />
Spritzgießen 34, 50<br />
– mit Gas-Innendruck (GID) 50<br />
– mit Wasserinjektionstechnik 50<br />
Spritzgießverarbeitung 38, 41<br />
Spritzgießwerkzeug 36<br />
Stabilisierte Marken 21<br />
Stangenanguss-Dimensionierung 37<br />
Staudruck 40<br />
Stahlverschleiß 18<br />
Stecker 6, 12, 14<br />
Steckverbinder 43<br />
Stoßfängerabstützung 5, 28, 57<br />
Strahlverschleiß 18<br />
Streckspannung 11, 12<br />
Temperatureinwirkung 20, 21<br />
Testkästchen 44<br />
Thermische Eigenschaften 18<br />
Thermodübel 8<br />
Thermostabilität der Schmelze 30<br />
Tempern 52<br />
Transport 57<br />
Trocknung 32<br />
Tropfenschlag und Kavitation 18<br />
Umwelt 57<br />
Umweltmanagement 54<br />
Umwuchtsensor 6<br />
Unterbrechen 32<br />
Verarbeitung 30 ff.<br />
Verarbeitungsschwindung 39<br />
Verarbeitungstechnische Eigenschaften 30<br />
Verarbeitungstemperatur 38, 39<br />
Verarbeitungsverhalten 40<br />
Verbindungsmethoden 50<br />
Verhalten<br />
– bei langzeitiger statischer<br />
Beanspruchung 16<br />
– bei schwingender Beanspruchung 16<br />
– gegenüber Chemikalien 27<br />
– bei Temperatureinwirkung 20<br />
– bei Bewitterung 28<br />
– gegen energiereiche Strahlung 28<br />
Verschleißintensität 19<br />
Verschleißschutz 36<br />
Verschleißverhalten 18<br />
Verträglichkeit 32<br />
Verweilzeit 39 f.<br />
Verwertung 58<br />
Verwertung von Abfällen 33<br />
Verzug 49<br />
Viskosimetrische und molekulare Daten 29<br />
Viskosität 30, 31<br />
Vorbehandlung 32<br />
Wanddicke 48<br />
Wärmeinhalt 31<br />
Wärmetechnische Eigenschaften 30<br />
Wärmealterungsbeständigkeit 20<br />
– in heißen Schmierstoffen, Kühlflüssigkeiten<br />
und Lösungsmitteln 22<br />
Wasseraufnahme 22 f.<br />
Werkzeugentlüftung 37<br />
Werkzeugfüllung 42<br />
Werkzeuggestaltung 36<br />
Werkzeugtemperierkanäle 38<br />
Werkzeugtemperiergeräte 38<br />
Werkzeugtemperaturen 38, 46<br />
Wiederverarbeitung 33<br />
Zentrierleiste 33<br />
Zugfestigkeit 12<br />
Zylindertemperaturen (Spritzguss) 38<br />
ALLGEMEInE HInWEISE<br />
63
Zur Beachtung<br />
Die Angaben in dieser Druckschrift basieren auf unseren derzeitigen Kenntnissen<br />
und Erfahrungen. Sie befreien den Verarbeiter wegen der Fülle möglicher<br />
Einflüsse bei Verarbeitung und Anwendung unseres Produktes nicht von eigenen<br />
Prüfungen und Versuchen. Eine Garantie bestimmter Eigenschaften oder die<br />
Eignung des Produktes für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren<br />
Angaben nicht abgeleitet werden. Alle hierin vorliegenden Beschreibungen,<br />
Zeichnungen, Fotografien, Daten, Verhältnisse, Gewichte u. Ä. können sich ohne<br />
Vorankündigung ändern und stellen nicht die vertraglich vereinbarte Beschaffenheit<br />
des Produktes dar. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und<br />
Bestimmungen sind vom Empfänger unseres Produktes in eigener Verantwortung<br />
zu beachten. (Oktober 2010)<br />
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