Ausgabe 05 | 2022

Hitzeschutz-Profil für extreme Einsatzbedingungen

K-Profile AG

Kunststoffe gehören mit Abstand zu den vielseitigsten Werkstoffen mit den umfangreichsten Einsatzmöglichkeiten in der industriellen Fertigung.

Gleichzeitig machen ihre unterschiedlichen Eigenschaften und deren Kombination die einsatzabhängige Verarbeitung oft zu einer Herausforderung. Dies betrifft vor allen Dingen das Spannungsverhältnis zwischen Flexibilität, Belastbarkeit und Verarbeitungsmöglichkeit sowie Formgebung.
Im Auftrag eines Maschinenherstellers im Bereich der Schmelzklebstoffherstellung galt es, eine Lösung für die Fertigung eines solchen Hitzeschutz-Profils zu finden, das verschiedene Eigenschaften vereint, die mit konventionellen Kunststoffen im Verfahren der Extrusion bisher nur unzureichend erzielt werden konnten. Einerseits galt ein wichtiges Augenmerk der Formgebung, in Gestalt der geringen Dicke des angestrebten Profils. Andererseits erforderte der Einsatzzweck eine extreme Hitzebeständigkeit für Einsatztemperaturen bis 270 °C sowie eine Klassifizierung als schwerbrennbar im Bereich V-0, nach Vorschrift UL94.
Allein die Vorgabe der Einsatztemperatur schloss gebräuchliche Standardkunststoffe aus, die für Temperaturen bis 100 °C geeignet sind. Selbst technische Thermoplaste rangieren in Fragen der Hitzebeständigkeit zwischen 100 und 140 °C und damit deutlich unter den vom Kunden vorgegebenen 270 °C. Bekannte Thermoplaste, die für vergleichbar hohe Temperaturen geeignet sind, setzen hingegen der Verarbeitung Grenzen und werden bevorzugt im Spritzgussverfahren verarbeitet. Die Fertigung von Profilen im Extrusionsverfahren konnte im Rahmen der Evaluierung des Kundenprojektes hingegen nicht als praktikabel eingeschätzt werden.
In mehr als zwei Monaten intensiver Arbeit, unter enger Abstimmung zwischen K-Profile, Rohstofflieferanten und dem Auftraggeber des Entwicklungsprojektes, stand dabei die Verarbeitung eines Hightech-Materials aus einer Kombination von Polyphenylensulfid (PPS) und Glasfaser (GF) im Zentrum. Versuche wurden mit drei verschiedenen Kombinationen aus PPS in unterschiedlicher Qualität und Glasfaser-gehalt in verschiedenen Mischverhältnissen durchgeführt.
Parallel konnte die Fertigungstechnik von K-Profile so weit optimiert werden, dass es gelungen ist, im Extrusionsverfahren ein sehr dünnwandiges Profil herzustellen.
Die Heat deflection temperature HDT, (Wärmeverformungstemperatur) beträgt dabei bis 270 °C! Die Wärmeformbeständigkeit ist ein Mass für die Temperaturbelastbarkeit von Kunststoffen. Wegen deren viskoelastischen Verhaltens gibt es für Kunststoffe keine exakt definierte obere Einsatztemperatur, stattdessen wird eine Ersatzgrösse unter definierter Last bestimmt. Diese Verformungstemperatur wird auch als «Verformungstemperatur unter Last» (DTUL) oder «Wärmeverformungstemperatur» (HDT) bezeichnet. Die beiden gebräuchlichsten Belastungen sind 0,46 MPa (66 psi) und 1,8 MPa (264 psi). Die gängige ASTM-Prüfung ist ASTM D 648, die entsprechende ISO-Prüfung ist ISO 75-1,2.

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K-Profile AG
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