Hybride: Primer sorgen für adhäsiven Verbund von Polymeren mit anderen Materialien

Die Mischung macht´s

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Der richtige Mix macht’s – vor allem bei der kostengünstigen Fertigung belastbarer, komplexer Bauteile. Diese werden deshalb oft in Hybridbauweise hergestellt. Verarbeiter kombinieren dabei die besten Eigenschaften der verarbeiteten Werkstoffgruppen. Kritischer Erfolgsfaktor ist jedoch die optimale Verbindung der Materialkombination. Neue Primersysteme ermöglichen den adhäsiven Verbund von Polymeren mit anderen Werkstoffen.

Der Beitrag stammt von der Ticona GmbH, Kelsterbach

„Unlösbar“ klingt wie Musik in den Ohren von Technikern? Das stimmt! Zumindest, wenn es um die dauerhafte Verbindung unterschiedlicher Materialien geht. Für die Fertigung solcher Hybridbauteile stehen unter anderem das Dichtumspritzen sowie das In-Mold-Decoration-Verfahren (IMD) zur Verfügung.
Um einen möglichst hochfesten Verbund der unterschiedlichen Materialien zu erzielen, kommt es auf die Wahl des richtigen Primers an. Ticona bietet deshalb nicht nur leistungsstarke Polymere, sondern für jeden einzelnen Werkstoff auch das Wissen, welcher Haftvermittler am besten darauf abgestimmt ist. „Das geeignete Primersystem, ob flüssig oder folienartig, wird anwendungsspezifisch je nach Anforderungen, Kunststoff, Beschichtungsaufwand und Einsatzzweck ausgewählt. Die Primer sind chemisch beständig, überstehen die Verarbeitungstemperaturen ohne Weiteres und lassen sich abhängig vom System auch thermisch rückstandslos recyceln“, sagt Rochus Hiekisch, Abteilung Technologie & Service bei Ticona.
Dichtumspritzen von elektronischen Komponenten
Das mediendichte Umspritzen von Hybridbauteilen wird beispielsweise bei elektronischen Systemen eingesetzt: zur Fertigung von Sensoren, Steckern, Kondensatoren und vielen anderen Komponenten, bei denen Flach- oder Rundleiter oder flexible Leiterbahnen umspritzt werden. Schließlich sollen sie sich auch in widrigen Umgebungsbedingungen durch dauerhafte Dichtigkeit auszeichnen.
Bereits in der Entwicklungsphase ist es wichtig, dass die Kelsterbacher Kunststoffexperten die Dichtigkeit von Metall-Kunststoff- und Kunststoff-Kunststoff-Hybriden relativ präzise vorhersagen können. Dabei stützen sie sich auf die Ergebnisse umfangreicher Untersuchungen, die im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts mit einem unabhängigen Kunststoffinstitut gewonnen wurden. Aussagekräftige Eigenschafts- und Verhaltensdaten liegen für die unterschiedlichsten Typen von „Hostaform“ POM, „Fortron“ PPS oder „Celanex“ PBT vor, darunter auch Spezialtypen, die mit Füll- und Verstärkungsstoffen versehen, schwindungsoptimiert und/oder hydrolysebeständig ausgerüstet sind.
Anforderungen an mediendichte Hybridverbunde steigen
Grundsätzliches Ziel der Konstrukteure ist es, Beschädigungen im Inneren der inzwischen teilweise sehr komplexen Bauteile auszuschließen, um die Funktionalität auf lange Sicht sicherzustellen. Bei elektrischen und elektronischen Komponenten, wie sie etwa im Automobil- oder Medizinsektor eingesetzt werden, ist eine dichte Verbindung zwischen Kunststoff und Metall dafür unabdingbar, zumal die Anforderungen wie Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Medien oder bezüglich der Hygiene steigen. Gewöhnlich lassen sich solche Teile durch das Umspritzen von metallischen Einlegern und anderen Leitungsträgern herstellen. Entstünde hingegen ein Spalt zwischen Polymer und Einleger, könnte Feuchtigkeit in das Hybridbauteil eindringen und unter Umständen die Elektrik/Elektronik schädigen beziehungsweise. auch einen vollständigen Funktionsausfall der Anwendung verursachen.
Das anwendungstechnische Know-how und der große Erfahrungsschatz an kunststoffspezifischen Lösungsansätzen prädestinieren Ticona für anspruchsvolle Entwicklungspartnerschaften. Übergeordnetes Ziel solcher Gemeinschaftsprojekte: die technischen Kunststoffe auch für definierte Dichtigkeitsanforderungen mit unterschiedlichsten Anforderungsprofilen zu spezifizieren, damit die Sicherheit des jeweiligen Gesamtsystems gewährleistet werden kann.
Das In-Mold-Decoration- (IMD) Verfahren
Neben sicheren Systemen steht bei Hybridbauteilen oft auch die Entwicklung völlig neuer Gestaltungs- und Designmöglichkeiten – etwa für komplexe oder besonders ästhetische Bauteile – im Fokus. Mit dem In-Mold-Decora- tion-Verfahren ist dies nun möglich. Das IMD-Prinzip beruht auf dem Einbringen eines flächigen Dekors oder einer Funktionsschicht in ein Werkzeug. Hierbei kann es sich um Duroplast- oder Metallfolien handeln, genauso wie um Stoffe, Holzfurniere, Glas oder Leder. Durch das Hinterspritzen mit einer Kunststoffschmelze über entsprechende Angüsse wird das komplette Formteil mit Befestigungskomponenten und ähnlichen Elementen geformt. Zugleich geht zum Beispiel das Dekor, auf das zuvor ein Primer aufgebracht worden ist, eine hochfeste Verbindung mit dem Bauteil ein. Auch schwierigste Kunststoffkomponenten mit Radien und Wölbungen sind dadurch einfach – und nahezu ohne gestalterische Grenzen – zu realisieren.
Alle Ticona-Werkstoffe werden, abgestimmt auf die neuen Primersysteme, im IMD-Verfahren verarbeitet. Durch die Verbindung von Celanex PBT, Celstran LFT, Hostaform POM, Fortron PPS, Vectra LCP oder GUR UHMW-PE mit unterschiedlichen Oberflächenmaterialien lassen sich Cool-Touch-Effekte, Metalliclook oder strukturierte wie kratz- oder hitzebeständige Oberflächen umsetzen.
Neben den reinen Dekor- und Oberflächeneffekten ist durch den Einsatz von Ticona-Kunststoffen in einem Arbeitsschritt auch die Integration technischer Funktionen wie Schnapphaken, Schraubdome oder Befestigungsstifte möglich. Zudem können die Bauteile für eine elektrische oder thermische Leitfähigkeit oder Abschirmung bestimmt werden. Darüber hinaus erfüllen die Ticona-Polymere bauteilspezifische Anforderungen wie beispielsweise Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit oder Zulassungsbestimmungen (beispielsweise FDA) für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen.
(Fast) Freie Wahl bei den Polymeren
Insbesondere bei Produkten für die Automobilindustrie sowie bei Elektro- und Haushaltsgeräten wächst die Nachfrage nach individuellem Design, exklusivem Aussehen, aber auch Funktionsintegration und Wirtschaftlichkeit stetig. Dabei sind die Ansprüche an eine Airbagabdeckung sicherlich deutlich höher als an reine Zier- oder Dekorleisten. Bei der Umsetzung können Spritzgießer aus der breiten Produktpalette von Ticona den adäquaten technischen Thermoplasten oder Hochleistungskunststoff wählen und mittels des neuen Primersystems im IMD-Verfahren problemlos verarbeiten.
Hybrid-Technologie KEM 521
Hostaform POM KEM 522
Fortron PPS KEM 523
Celanex PBT KEM 524
Celstran LFT KEM 525
Vectra LCP KEM 526
GUR UHMW-PE KEM 527
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