Ultradur^® HR – PBT für anspruchsvolle Umgebungen

Wichtige Werkstoffeigenschaften wie Festigkeit, Elastizität und Schlagzähigkeit leiden darunter, wenn PBT hydrolytisch geschädigt wird. Die Abbildung zeigt exemplarisch am Beispiel der Bruchfestigkeit, wie positiv sich die HR-Ausrüstung der Ultradur^® HR-Typen auf die Dauergebrauchszeit auswirkt.

Abgesehen von einem kleinen Konditionierungseffekt zu Beginn der Lagerung bleibt die Bruchfestigkeit bis zum Ende der Alterungsprüfung praktisch konstant. Das Vergleichsmaterial ohne HR-Ausrüstung ist dagegen nach einem Drittel der Zeit deutlich geschädigt und geschwächt.

Eine noch raschere Schädigung von PBT kann unter den Prüfbedingungen nach USCAR2 erfolgen, insbesondere in den höheren Prüfklassen 3 bis 5. Bei diesen Prüfungen wirken nacheinander Feuchtigkeit und Hitze auf die Bauteile ein, wobei dieses Wechselspiel 40 Mal wiederholt wird.

In der Feuchtphase wird das Bauteil konditioniert und weitgehend mit Wasser gesättigt. Die nachfolgende trockene Heißphase simuliert die schnelle Erwärmung eines durchfeuchteten Bauteils.

Im Bauteil findet nun hydrolytische Schädigung bei hohen Temperaturen – und damit enorm beschleunigt – statt, da das Bauteil die zuvor gespeicherte Feuchtigkeit nicht schnell genug wieder abgeben kann. In der höchsten Prüfklasse (Klasse 5) beträgt die Spitzentemperatur 175°C, und nurexzellent stabilisierte PBT-Werkstoffe wie Ultradur^® B4330 G3 HR erreichen das Ende des Tests (40 Zyklen) ohne signifikante Eigenschaftseinbußen.

Weniger gut stabilisierte Produkte erfahren eine erkennbare Schädigung – bei nicht stabilisierten Produkten sogar lange vor Ende des Tests.

Additive, die zur Verbesserung der Hydrolysebeständigkeit eingesetzt werden können, sind in aller Regel auch rheologisch wirksam. Genauer gesagt, sie neigen dazu, die Schmelzeviskosität zu erhöhen. Bei üblichen Verarbeitungstemperaturen wird dieser Effekt mit zunehmender Verweilzeit immer stärker. Unschöne, fleckige Bauteiloberflächen (sog. Marmor-Effekt) sind eher harmlose Folgen davon.

Im Extremfall können zum Beispiel verstopfte Heißkanäle auftreten, die eine Unterbrechung der Produktion und ein aufwändiges Reinigen von Werkzeugen und Spritzgießmaschinen erzwingen.

Ultradur^® HR ist auf eine möglichst stabile Schmelzviskosität hin optimiert, auch bei langen Verweilzeiten – beste Voraussetzungen für eine stabile und problemlose Verarbeitung.

Ultradur^® B4330 G6 HR besitzt neben einer ausgezeichneten Hydrolysebeständigkeit auch eine deutlich erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber spannungsriss-auslösenden alkalischen Medien.

Eine Schädigung durch Spannungsrissbildung pflanzt sich entlang der entstehenden Mikrorisse fort und führt sehr schnell auch zu einem makroskopischen Bruch. Im Gegensatz zur reinen hydrolytischen Alterung, die in der Regel im gesamten Bauteilvolumen abläuft, finden die Materialveränderungen bei der Spannungsrissschädigung vor allem lokal begrenzt an den Rissoberflächen statt. Schon eine geringe Menge eines rissauslösenden Mediums kann daher zu einem (lokalen) Bauteilversagen führen.

Ein kritisches alkalisches Milieu kann sich beispielsweise bei metallischen Korrosionsprozessen einstellen. Gefährdet sind also vor allem Kunststoffbauteile, die in direktem Kontakt zu Metall stehen.

Im Labor wird eine Belastung durch ein spannungsriss-auslösendes Medium dadurch simuliert, dass Prüfstäbe auf eine Biegeschablone gespannt und mit Natronlauge bestrichen werden. Stäbe ohne verbesserte Alkalienbeständigkeit brechen unter diesen Umständen schon nach sehr kurzer Zeit vollständig durch. Da die Spannungsrissschädigung unabhängig von einer hydrolytischen Schädigung ablaufen kann, können auch Stäbe aus HR-modifiziertem PBT im Laugentest versagen.

Entscheidend für eine möglichst hohe Alkalienbeständigkeit ist eine Zusatzausrüstung, wie sie Ultradur^® B4330 G6 HR hat. Ultradur^® HR ist auf eine möglichst stabile Schmelzeviskosität hin optimiert, auch bei langen Verweilzeiten – beste Voraussetzungen für eine stabile und problemlose Verarbeitung.

Materialien, die im Labor den Laugentest gut überstehen, schneiden der Erfahrung nach auch in realen Anwendungen wesentlich besser ab. Sie machen so das Bauteil zuverlässiger – auch unter kritischen Umwelteinflüssen.