K-Profile AG: Kunststoffprofile Profile aus wärmebeständigem Kunststoff

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K-Profile AG Innovationen in Kunststoff

item Industrietechnik Schweiz GmbH

KIPP SCHWEIZ AG

Durch Extrudieren wirtschaftlich herstellbare Profile aus einem gegen Temperaturen bis 270 °C wärmebeständigen Kunststoff hat jetzt die K-Profile AG in Bischofszell verwirklicht.

Ein Unternehmen, das überwiegend Maschinen und Anlagen zum Herstellen von Schmelzklebern produziert, benötigt Profile, die eine Vielzahl an Forderungen erfüllen müssen. Sie sollen insbesondere gegen hohe Temperaturen beständig sein und schwer brennbar nach Klasse V-0 gemäss Vorschrift IL94. Zudem sollen die Wandungen der Profile sehr dünn sein. Mit diesen Forderungen an ein Profil aus Kunststoff befasste sich die K-Profile AG in Bischofszell. Seit 30 Jahren entwickelt und realisiert dieser Spezialist für Kunststoffe immer wieder Bauteile aus innovativen Hightech-Werkstoffen. Dabei gelingt es ihm, bisherige Grenzen hinsichtlich unterschiedlicher Eigenschaften, wie Temperaturbeständigkeit, Festigkeit und Beständigkeit gegen chemische und mechanische Belastungen, zu überwinden.

Thermoplaste ungeeignet

Das geforderte Profil soll bei Temperaturen bis etwa 270 °C beständig sein und mechanisch stabil bleiben. Deshalb sind dafür allgemein gebräuchliche Standardkunststoffe ungeeignet. Diese sind nur bei Temperaturen bis 100 °C nutzbar. Selbst technische Thermoplaste können nur bei Temperaturen bis maximal etwa 140 °C eingesetzt werden. Bekannte Thermoplaste, die deutlich höheren Temperaturen widerstehen, lassen sich nur schwierig verarbeiten, meist nur im Spritzgiessverfahren. Um Profile herzustellen, müssen die Werkstoffe aber extrudierbar sein. Speziell für das vom Maschinenhersteller benötigte Profil ist das nicht zu realisieren.

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Werkstoff, Verfahren und Forderungen abstimmen

Über mehr als zwei Monate intensiver Entwicklungsarbeit erarbeitete der Kunststoffhersteller K-Profile zusammen mit den Werkstoffherstellern und dem Auftraggeber ein Konzept zum Herstellen der benötigten, hoch wärmebeständigen Profile. Man konzentrierte sich auf die Verarbeitung eines Hightech-Werkstoffs, eines Verbundwerkstoffs aus Polyphenylensulfid (PPS) und Glasfaser (GF). Die Spezialisten untersuchten eine Vielzahl an Kombinationen aus dem Kunststoff und den Glasfasern. Drei davon erwiesen sich als geeignet, die Forderungen des Auftraggebers zu erfüllen. Der als F bezeichnete Verbundwerkstoff besteht aus PPS mit 15 Prozent Anteil an Glasfasern. Er ist beständig gegen Temperaturen bis 270 °C, lässt sich allerdings bei den gegebenen technischen Bedingungen nur schwierig verarbeiten. Beim alternativen Verbundwerkstoff R ist der Kunststoff PPS mit unterschiedlichen Verarbeitungsmitteln ausgerüstet. Wegen der kostenintensiven Rohstoffe erwies sich das allerdings als unwirtschaftlich. Mit der als D bezeichneten Werkstoffkombination hat der Kunststoffhersteller schliesslich den idealen Verbund gefunden, der sämtliche Forderungen an die Profile hinsichtlich Wärmebeständigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen erfüllt und sich zudem gut verarbeiten lässt. PPS wird mit 40 Prozent Anteil an Glasfasern gefüllt. Dafür haben die Spezialisten in Bischofs­zell auch eine Extrudiertechnologie verwirklicht. Mit ihr lassen sich nunmehr die Profile mit sehr dünnen Wandungen problemlos und ausreichend wirtschaftlich herstellen.

Mechanisch ausreichend belastbar

Als Merkmal für die Beständigkeit gegen mechanische Belastungen bei höheren Temperaturen haben Materialwissenschaftler für Kunststoffe die Wärmeformbeständigkeit definiert. Wegen ihres visko­elastischen Verhaltens gibt es für Kunststoffe keine exakt definierte maximale Einsatztemperatur. Deshalb ist eine Ersatzgrösse unter definierter Last bestimmt. Beim Prüfen nach DIN EN ISO 75 spannt man einen Probekörper ein und bringt eine Biegelast auf. Dann wird die Temperatur bei 2 K pro Minute Aufwärmegeschwindigkeit erhöht, bis sich der Probekörper auf oder über eine vorgegebene Dehnung der Randfasern (üblicherweise 2 Prozent) verformt. Diese Verformungstemperatur wird je nach Messverfahren als «Verformungstemperatur unter Last» (DTUL) oder «Wärmeverformungstemperatur» (HDT, Heat Distortion Temperature bei Prüfung nach DIN EN ISO 75) bezeichnet. Die beiden gebräuchlichsten Belastungen sind 0,46 MPa (66 psi) und 1,8 MPa (264 psi). Wahlweise prüft man gemäss den Vorgaben der Richtlinie ASTM D 648, in Europa üblicherweise nach Norm DIN EN ISO 75. Die von K-Profile AG aus dem speziell entwickelten Hightech-Verbundwerkstoff extrudierten, dünnwandigen Profile weisen eine Wärmeverformungstemperatur (HDT) von 270 °C auf.

Breites Spektrum für Anwendungen

Zu den Eigenschaften und Vorteilen des nunmehr verwirklichten Hightech-Kunststoffs erläutert Reinhard Lechthaler, CEO der K-Profile AG: «Das neu entwickelte Material bietet beeindruckende Möglichkeiten für den Einsatz von Kunststoffprofilen. Überall dort, wo extreme Temperaturen entstehen, sei es in Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie oder in anderen innovativen Branchen, öffnet es dem Einsatz von Kunststoffprofilen einen sinnvollen Zugang in Entwicklung und Fertigung. Dabei profitieren Kunden vor allen Dingen davon, dass wir, wie bei allen unseren Produkten, in der Lage sind, die höchsten Profileigenschaften auch von Kleinserien ab 500 m bis zu Produktionsmengen von einigen 100 000 m zu gewährleisten.» - kmu - SMM

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