K.D. Feddersen: Filmscharnier aus Glasfaser verstärktem PP-Compound

Die Auswahl des richtigen Werkstoffes bei der Konstruktion von Kunststoff-Bauteilen hängt von verschiedenen Faktoren ab. Neben den mechanischen Eigenschaften müssen die Art und Dauer der Belastung, der angestrebte Temperaturbereich für den späteren Einsatz des Bauteils und oftmals auch die Oberflächenbeschaffenheit des gewählten Kunststoffes genau analysiert werden. Wirtschaftliche Überlegungen hinsichtlich Einkaufspreis und kostengünstiger Verarbeitungsmöglichkeiten erschweren diese Entscheidung meist zusätzlich.

Die AFRISO-EURO-INDEX GmbH, Hersteller von Mess-, Regel- und Überwachungsgeräten für Haustechnik, Industrie und Umweltschutz mit Hauptsitz in Güglingen/Baden-Württemberg, plante die Konstruktion eines Wandhalters für Heizungsverteiler. Um eine optimale Disposition des Artikels zu gewährleisten, sollte das Bauteil aus einem Guss gefertigt werden.

Aufgrund der relativ guten Festigkeit und Dehnbarkeit des Materials wollte man den Wandhalter aus Polyamid 6 (PA6) mit 30 % Glasfaserverstärkung produzieren. Nach einigen Versuchen mit diesem Material musste man dann jedoch feststellen, dass das Filmscharnier, welches hier zur Fixierung des Rohres benötigt wird, nach wenigen Lastspielen brach bzw. abriss.

Der Hamburger Kunststoff-Distributeur K.D. Feddersen (www.kdfeddersen.com) konnte mit dem PP-Compound Hostacom aus dem Hause LyondellBasell Industries eine Interessante Alternative anbieten. "Die Zähigkeit des mit 30 % Glasfaser verstärkten Hostacom G3R05 ist zwar etwas geringer als bei einem PA6 mit 30 % Glasfaserverstärkung, die Funktion des Scharniers lässt sich jedoch wesentlich besser umsetzen", so Thomas Raithel, Kundenberater bei K.D. Feddersen. "So konnten wir dem Kunden einen guten Kompromiss zwischen Festigkeit und Funktion des Scharniers anbieten".

Filmscharniere haben den großen Vorteil, dass sie kostengünstig in einem Stück zusammen mit dem restlichen Bauteil hergestellt werden können. Generell haben diese Scharniere jedoch eine begrenzte Belastbarkeit. Scherung und verstärkte Belastung der Scharnierenden können zu Bruch bzw. Rissbildung führen. Im Defektfall sind sie generell nicht austauschbar.

"Das Filmscharnier hat für uns bei diesem Bauteil eine entscheidende Bedeutung. So bestehen Bügel und Halter aus einem Teil und der Bügel wird beim Schließen geführt und kann nicht seitlich verrutschen", erklärt Marcus Frey, Entwicklung und Konstruktion bei AFRISO.

Erhöhte Bindung zwischen Glasfaser und Matrix
Das hier eingesetzte speziell modifizierte PP-Compound ist chemisch gekoppelt. Bei dieser chemischen Kopplung wird die Bindung zwischen Glasfaser und Matrix erhöht, sodass eine Verbesserung der Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Kerbschlagzähigkeit gegenüber herkömmlichen glasfaserverstärkten Werkstoffen auftritt. Die meisten Eigenschaften einer chemisch gekoppelten Glasfaser in Verbindung mit einer optimierten Polymermatrix lassen sich hierbei mit denen eines Langglasfaser-Werkstoffes vergleichen. Beim Hostacom G3R05 wurde durch Modifikation der Polymer-Matrix eine erhöhte Schlagzähigkeit mit sehr guter Steifigkeit, d.h. einem Biegemodul von mehr als 7.000 MPa (an Prüfplatten) erreicht.

Fasern sehr regelmäßig verteilt - gleichmäßige Längenverteilung
Weiterhin sei für diese neue Generation der glasfaserverstärkten Kunststoffe charakteristisch, dass die Fasern im gesamten Bauteil sehr regelmäßig verteilt und von gleichmäßiger Längenverteilung sind. Dies sei vorteilhaft für die Bauteilkennwerte und das Material lasse sich auch für Spritzgussteile mit komplexer Geometrie einsetzen, heißt es aus Hamburg.

Über AFRISO-EURO-INDEX
AFRISO (www.afriso.de), gegründet 1869 durch Adalbert Fritz in Schmiedefeld/Thüringen, ist ein innovatives, mittelständisches Familienunternehmen mit weltweit 900 Mitarbeitern - davon 475 an den vier deutschen Standorten. Traditionell produziert das Unternehmen mit Hauptsitz in Güglingen/ Baden-Württemberg Mess- und Regelgeräte für Temperatur und Druck. Seit mehr als 50 Jahren fertigt man außerdem Mess-, Regel- und Überwachungsgeräte für den Umweltschutz.

Die Produktpalette reicht von preiswerten, erprobten Serienprodukten bis zur hochwertigen Einzelanfertigung kundenspezifischer Lösungen.

Bild: Detailaufnahme des Filmscharniers am Wandhalter für Heizungsverteiler aus Hostacom G3R05 PP-Compound.

K. D. Feddersen GmbH & Co. KG, Hamburg

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