Hochleistungspolymere Einzigartig! Carbonfaserverstärkte Ultramide ersetzen Aluminium!

Redakteur: Peter Königsreuther

Mit den neuen Polyphtalamid-Kunststoffen (PPA) der Ultramid-Advanced-Typenreihe kommen jetzt Varianten mit 20, 30 und 40 % Carbonfaserfüllung (CF) ins Spiel. Das hat Vorteile...

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Substituenten! Neue Ultramid-Advanced-Typen (PPA) mit Carbonfasern schaffen jetzt leichte und leistungsfähige Kunststoffteile, die in Sachen mechanische Eigenschaften Aluminium- und Magnesium ersetzen können.
Substituenten! Neue Ultramid-Advanced-Typen (PPA) mit Carbonfasern schaffen jetzt leichte und leistungsfähige Kunststoffteile, die in Sachen mechanische Eigenschaften Aluminium- und Magnesium ersetzen können.
(Bild: BASF)

Die BASF sagt, dass die carbonfaserverstärkten PPA-Typen nun für extrem leichte Bauteile sorgen können. Und nicht nur das: Aluminium und Magnesium könnten sie ohne Verluste an Steifigkeit und Festigkeit problemlos ersetzen. Außerdem sind sie aufgrund der Carbonfasern elektrisch leitfähig. Die Neuen kombinieren diese Eigenschaften mit den Vorteilen von Ultramid-Advanced N (PA9T) und sind laut BASF damit einzigartig unter den am Markt erhältlichen carbonfaserverstärkten PPA. Sie punkten außer mit ihren guten mechanischen Eigenschaften mit einer hohen Dimenssionsstabilität durch geringe Wasseraufnahme und sie sind chemisch unempfindlich sowie hydrolysebeständig. Mit diesem Eigenschaftsbild seien sie für Automobilstrukturteile in der Karosserie, dem Fahrwerk und dem Antriebsstrang, für Pumpen, Lüfter, Getriebe und Kompressoren in industriellen Anwendungen sowie für stabile und ultraleichte Bauteile in der Unterhaltungselektronik prädestiniert. Sie gelten als idealer Metallersatz, heißt es.

Polymerer Metallersatz mit Optimierungseffekt

Die mechanischen Eigenschaften der neuen karbonfaserverstärkten PPA-Typen ließen sich durch die Wahl und den Gehalt an Carbonfasern sowie durch die Additivierungstechnologie anpassen. Ultramid-Advanced N3HC8 mit 40 % Fasern zeigt bei 80°C (konditioniert) eine bessere Festigkeit und ein höheres Zugmodul als Magnesium oder Aluminium, betont die BASF. In letzter Zeit, merkt die BASF an, hat man Sicherheitsprobleme bei den Magnesiumproduzenten in verschiedenen Ländern erlebt, was die Versorgung ziemlich unvorhersehbar werden ließ. Die Herstellung von Teilen aus Magnesium oder Aluminium erfordert auch eine Nachbearbeitung und Werkzeuge, was die Systemkosten erhöht, führen die Experten weiter aus. Angesichts einer möglichen Gewichtsreduzierung um 25 bis 30 % sowie günstigeren Herstellkosten durch die neuen PPA-Typen, sollte man sich diese Alternative zu Metall näher betrachten, empfiehlt die BASF.

Zusammen mit dem Simulationstool Ultrasim der BASF, mit dem das Bauteilverhalten genau bestimmt und die Werkzeuggeometrie verbessert werden könne, würden die Ultramid-Advanced-CF-Typen die Funktionsintegration und Gewichtsreduzierung unterstützen. Auch leichte, dünnwandige Präzisionsbauteile für die Unterhaltungselektronik können dennoch mit hoher Steifigkeit und Festigkeit gefertigt werden. Nicht zuletzt sind diese Kunststoffe gut zu verarbeiten und stets verfügbar, betont die BASF.

Die carbonfaserverstärkten PPA-Compounds sind übrigens auch leichter als glasfaserverstärkte Polyamide (PA) mit ähnlichen Verstärkungen und haben eine höhere Zugfestigkeit. PPA-Typen, die mit 20 % Carbonfasern verstärkt sind, sind etwa 20 % leichter als PA6 oder PA66, die mit 50 % Glasfasern gefüllt sind. Die Zugfestigkeit eines mit 20 % Carbonfasern verstärkten Ultramid-Advanced-Compounds ist entweder besser oder genauso gut wie bei einem glasfaserverstärkten Polyamid, das mit 50 % gefüllt ist – und das bei einer besseren Verarbeitbarkeit, verspricht der Hersteller. Ultramid-Advanced N3HC8 ist etwa sehr stabil gegen Alterung bei hohen Temperaturen: Es behält fast 100 % seines Zugmoduls nach einer Wärmealterung bei 120 °C für 5000 h oder bei 150 °C für 3000 h bei.

Die nächste Generation von Leichtbauteilen ist gesichert...

Das Polyphthalamid-Portfolio der BASF basiert auf den vier Polymeren Ultramid-Advanced N (PA9T), Ultramid-Advanced T1000 (PA6T/6I), Ultramid-Advanced T2000 (PA6T/66) und Ultramid T KR (PA6T/6). Damit kann die nächste Generation leichter und leistungsfähiger Kunststoffbauteile in vielen unterschiedlichen Branchen entwickelt werden - von der Automobil- und E&E-Industrie bis zu den Bereichen Maschinenbau und Konsumgüter. Das PPA-Sortiment steht weltweit zur Verfügung und wird durch das BASF-Simulationstool Ultrasim und umfassende Erfahrungen in der Anwendungsentwicklung ergänzt. Das Portfolio mit mehr als 50 Compounds umfasst Typen für die Verarbeitung im Spritzguss und in der Extrusion sowie Produkte mit oder ohne Flammschutz. Sie sind in verschiedenen Farbvarianten von farblos bis zu laserbeschriftbarem Schwarz erhältlich, mit Kurzglas-, Langglas- oder Kohlefasern verstärkt und mit verschiedenen Wärmestabilisatoren ausgerüstet.

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