Werkstoff mit hoher Steifigkeit

Dr. Marcus Hoffmann, Bernhard Westermann, Rainer Walter

Simona bietet ein komplettes Produktsystem aus Rohren und Formteilen, extrudierten und gepressten Platten, Vollstäben und Schweißdrähten auf der Basis eines einheitlichen PP-H -Werkstoffes an, das sich durch eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit erhöhten Standzeiten auszeichnet. Eine konsequente Weiterentwicklung des bewährten PP-DWU zu einem neuartigen, a-nukleierten PP ist das PP-DWU AlphaPlus.

In intensiven Forschungsarbeiten ist es dem Simona-Entwicklungsteam gelungen, die werkstoffbezogenen Vorteile der herkömmlichen Polypropylen-Typen weiter zu optimieren. PP-DWU AlphaPlus bündelt zahlreiche Produkt- und Verarbeitungsvorteile, wie

Hierzu im Einzelnen. Der Einsatz spezieller Nukleierungsmittel und eine Anpassung der Verfahrenstechnik ermöglichen die stabile Kristallitstruktur, die Basis für die besonderen Verarbeitungseigenschaften des Produktes ist. PP-DWU AlphaPlus bietet neben einer erhöhten Kerbschlagzähigkeit eine verbesserte Steifigkeit. Bei Anwendungstemperaturen bis 100 °C ist die Steifigkeit gegenüber anderen PP-H-Typen erheblich höher. Bei tiefen Temperaturen bis 0 °C weist PP-DWU AlphaPlus gegenüber Standard PP-H-Typen eine verbesserte Zähigkeit gegen Schlagbeanspruchung auf. Dies bietet mehr Sicherheit.

Die unterschiedlichen Schweißverfahren der Kunststoffverarbeitung führen häufig zu Veränderungen in der Morphologie eines Materials. Diese Variation der sich ausbildenden Strukturen beeinflusst insbesondere beim Polypropylen unmittelbar die Eigenschaften einer Schweißverbindung und somit die Güte eines Bauteils. Beim Heizelementstumpfschweißen bilden sich in der Fügezone charakteristische Schweißwülste. Die Konzentration von Spannungen in der Schweißnaht kann unter Zugbelastung und Chemikalieneinfluss zum Versagen eines Bauteils führen. Das feine Gefüge von PP-DWU AlphaPlus ist thermodynamisch stabil und bleibt bei den verschiedenen Schweißverfahren erhalten. Die daraus resultierende hohe Zähigkeit reduziert die Spannungserhöhung deutlich. Im technologischen Biegeversuch nach DVS 2203-05 wird eine signifikante Erhöhung der erzielbaren Biegewege erzielt.

Der Full Notched Creep Test (FNCT) ermittelt die Standzeiten von Werkstofftypen und somit ihren Widerstand gegen langsames Risswachstum. Gegenüber einem schwach a-nukleierten Standard PP-H mit Standzeiten zwischen 700 und 800 h werden bei PP-DWU AlphaPlus Standzeiten von mehr als 1500 h erreicht (vom unabhängigen Prüfinstitut bestätigt). Im Vergleich hierzu werden beispielsweise bei b-nukleiertem PP-H Standzeiten von ca. 700 h erzielt. Diese Vorteile werden auch im Zeitstandinnendruckversuch gemessen. So wurden bei 95 °C und einer Spannung von 4,4 MPa mit PP-DWU AlphaPlus Standzeiten von über 3000 h gemessen. Gegenüber der Mindestanforderung von 100 h nach DIN 8078 ein deutlicher Gewinn an zusätzlichen Reserven.

Die hohe Zähigkeit und die feine Morphologie des Werkstoffs PP-DWU AlphaPlus wirken sich in mehrfacher Hinsicht positiv auf die chemische Widerstandsfähigkeit aus. Neben den verbesserten Schweißeigenschaften wird festgestellt, dass ein kritischer Angriff der Oberfläche wesentlich langsamer abläuft. Die Standzeiten nehmen zu und ein sicherer Betrieb ist gegeben. Die stabile und feine Kristallstruktur des Werkstoffs wirkt spannungsreduzierend. Besonders in kritischen Zonen wie Schweißnähten und Festpunkten, in denen innere oder von außen aufgebrachte Spannungen auftreten, ist die Widerstandsfähigkeit im Kontakt mit spannungsrissauslösenden Chemikalien erhöht.

cav 425

SIMONA.report Ausgabe 01/2007

TÜV-Fachtagung“Kunststoffe im Anlagenbau“

IFAT 2008