Potpourri der Eigenschaften

„Makrolon“ heißt das Polycarbonat von Bayer Materialscience und wurde dort 1953 von Dr. Hermann Schnell und seinem Team entwickelt. Die Stärken dieses thermoplastischen Werkstoffs liegen in seinem ausgewogenen Eigenschaftsprofil. Hervorzuheben sind seine sehr guten Werte hinsichtlich Schlagzähigkeit, Festigkeit, Form- und Dimensionsstabilität, selbst bei Temperaturen weit oberhalb von 100 °C. Makrolon ist transparent, bei einem hohen Lichttransmissionsgrad, lässt sich aber auch in allen erdenklichen Nuancen einfärben. Hierzu bietet Bayer Materialscience mit dem „Fantasia“-Programm eine breite Palette von Farbvarianten und Spezialeffekten für diverse Verarbeitungstechniken. Den Erfolg in der Elektrotechnik und Elektronik verdankt Polycarbonat seinen hervorragenden elektrischen Eigenschaften. Hier sind der Oberflächenwiderstand, die Kriechstromfestigkeit und die relative Dielektrizitätszahl zu nennen. Aufgrund seiner guten Fließeigenschaften lassen sich mit Polycarbonat Bauteile mit außergewöhnlichen Geometrien extrudieren, spritzgießen und blasformen. Selbst die spanende Verformung, beispielsweise durch Drehen und Fräsen, stellt kein Problem dar.

Große Bedeutung gerade für Anwendungen im Bereich der Elektrotechnik/Elektronik sowie Datentechnik haben so genannte Blends. Bei der Herstellung werden zwei oder mehr Polymere gemischt, wodurch sich deren Eigenschaften zu einem neuen Profil ergänzen. Bayblend ist der Markenname von Bayer Materialscience für die amorphen Polymerblends auf Basis von Polycarbonat (PC) und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS).

Ergebnis der Blendtechnik sind Bauteile mit verbesserten mechanischen und thermischen Eigenschaften, gutem elektrischen Isolationsverhalten, geringer Verzugsneigung und geringer Neigung zur Feuchtigkeitsaufnahme. Die besseren rheologischen Eigenschaften wirken sich auf das Fließverhalten positiv aus, so dass mit Bayblend sogar Anwendungen in der Dünnwandtechnik realisierbar sind.

PC und PC-Blends werden vor allem für Bauteile in der Niederspannung eingesetzt, wo sie für eine sichere und dauerhafte Isolierung spannungsführender Teile sorgen. Der spezifische Oberflächenwiderstand von Makrolon und Bayblend liegt oberhalb von 1014 Ω. Die Kriechstromfestigkeiten nach CTI A (Comparative Tracking Index) liegt für Makrolon oberhalb von 175 und wird von Bayblend noch übertroffen. Die relative Dielektrizitätszahl nach IEC 60250 (100 Hz/1 MHz) liegt bei beiden Materialien über 3, und dies über einen weiten Temperatur- und Frequenzbereich. Die Wärmeformbeständigkeit von Bayblend nach Vicat B 120 reicht bis 136 °C. Hochwärmeformbeständige Bayblend-Typen halten kurzzeitig Wärmebelastungen von maximal 125 °C aus und erfüllen somit die Anforderungen für Träger spannungsführender Bauteile (Wärmesicherheit nach Kugeldruckprüfung mindestens 125 °C nach IEC60335-1/ IEC60695-10). Ein weiterentwickeltes Makrolon mit der Handelsbezeichnung „Apec“ wird mit einer Erweichungstemperatur von bis zu 220 °C (VST/B 120) angeboten kann sogar kurzzeitig bis zu 200 °C aushalten.

Ausgehend von dem Standardtyp Bayblend T65 gibt es die Mischung PC/ABS in zahlreichen Einstellungsvarianten, um unterschiedlichsten Anwendungen gerecht zu werden. Neben Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit sind es vor allem die Flammschutzpakete, mit denen die Blends nach den neuesten nationalen und internationalen Richtlinien ausgerüstet werden können.

Dadurch empfiehlt sich Bayblend für Gehäuse in der Datentechnik, wie Monitore, Drucker und Laptops. Hinzu kommen weite Anwendungsbereiche in der Elektrotechnik und Elektronik sowie in der Kommunikations- und Medientechnologie, etwa beim Telefon oder TV, um nur einige Anwendungsbeispiele für flammgeschütztes Bayblend zu nennen.

Gewichts- und Materialeinsparung, Kühlzeitverkürzung, Kostenreduktion und Miniaturisierung heißen die Argumente, mit denen die noch junge Disziplin der Dünnwandtechnik aufwartet. Möglich wird diese Technik, wenn man die besonderen Chancen für verbesserte Fließeigenschaften von Polycarbonat nutzt und zusätzlich eine kunststoffgerechte Formteilgestaltung bei der Konstruktion des Bauteils berücksichtigt. Der mit der reduzierten Wanddicke einhergehende Steifigkeitsverlust lässt sich mit Glasfaserverstärkung und/oder durch konstruktive Maßnahmen ausgleichen, wie entsprechende Rippenkonzepte. Mit einem besonders leicht fließenden Bayblend konnten bereits großflächige Teile mit komplizierten Geometrien gefertigt werden, bei denen die Wanddicke weniger als 1 mm betrug.

Gehäuse, Stecker, Steckerleisten, Abdeckungen, Leuchten – die Liste der Produkte aus Makrolon ließe sich beliebig verlängern, bis hin zu Tastaturen, Gehäuseschalen oder Dekorblenden, die aus den Spezialfolien „Bayfol“ und „Makrofol“ hergestellt werden. Beide Folientypen sind elastisch über einen großen Temperaturbereich kalt und warm verformbar, verfügen über gute elektrische isolations- und dielektrische Eigenschaften, sind leicht zu bedrucken und ergeben eine hohe Oberflächenqualität. Gerade im Bereich mobiler Kommunika- tionsgeräte bieten sich diese Spezialfolien an. So garantiert die Polycarbonatfolie Makrofol TP 244 die Farbechtheit von dekorierten Bauteilen auch bei starker Sonneneinstrahlung. Die schlagzähe, steife und wärmebeständige Folie ist in unterschiedlichen Dicken, transluzent, transparant und in außergewöhnlichen Farbtönen mit speziellen Oberflächenstrukturen erhältlich. Ausgestattet mit einer außenliegenden Schutzschicht verhindert sie, dass UV-Strahlung in das Bauteil eindringt und damit Farb- und Materialveränderungen auslöst.

Ein weiteres Beispiel ist die nach Kundenvorgabe eingefärbte ABS-Folie Bayfol DF-A. Mit ihr erhalten Bauteile direkt ihr endgültiges Dekor. Der aufwändige Lackierschritt am Fertigteil kann entfallen. Die 250 µm dünne Folie kann im Siebdruck mit einer Mattlackierung versehen, anschließend tiefgezogen und gestanzt werden. Einlegeteile können im Film-Insert-Moulding-Verfahren zum Beispiel mit PC/ABS hinterspritzt werden. Dies führt zu sehr hochwertigen Oberflächen bei großer Design-Freiheit und der Möglichkeit einer interessanten Farbgestaltung.

Die Vielfältigkeit von Polycarbonat und vor allem die Möglichkeit, den Werkstoff auf die jeweilige Anwendung maßzuschneidern, erfordert umfangreiches Know-how, das schon beim Auslegen eines Bauteils die gesamte Verarbeitungsprozesskette mit berücksichtigt. Hier bietet sich der Service des Leverkusener Rohstoffherstellers an, der die Kunden bei der Entwicklung von neuen Anwendungen und Produkten unterstützt. Bei Bayer Materialscience helfen die Kunststoff-Ingenieure und Werkstoffwissenschaftler ihren Kunden in jedem Schritt der Entwicklungskette – von der Produktidee bis hin zum fertigen Serienteil. Für die Konstruktion wird kommerzielle CAE-Software eingesetzt. Daneben bilden speziell entwickelte Software-Tools auf der Basis neuronaler Netzwerke eine wichtige Grundlage für eine effiziente und praxisgerechte Werkstoff- oder Folienauswahl. Spannungsdehnungskurven, Werkstoffschwindung, Fließverhalten und viele andere Eigenschaften können in Abhängigkeit von Verarbeitungs- und Belastungsparametern dargestellt werden.

Makrolon KEM 451

Bayblend KEM 452

Makrofol KEM 453

Bayfol KEM 454

Farbprogramm Fantasia KEM 455