Herstellbetriebe unter Druck

Die Forderungen an Kunststoff verarbeitende Betriebe werden immer anspruchsvoller. Sie sollen Teile produzieren, die nicht nur in der Lage sind metallische Komponenten vollwertig zu ersetzen, sondern auch weniger Herstellkosten verursachen. Die Latte liegt hoch, vor allem bei den Einsatztemperaturen. Bei einer geforderten Dauergebrauchstemperatur von 140 °C beispielsweise stoßen viele herkömmliche Standardkunststoffe an die Grenzen des Machbaren.

Um mithalten zu können im Wettbewerb, steigen viele Verarbeiter auf Hochleistungskunststoffe um und erkaufen sich die außergewöhnlichen Materialeigenschaften mit einer ganzen Reihe von Nachteilen: nicht nur die Rohstoffpreise schlagen auf der Kostenseite zubuche, sondern auch neue, aufwändigere Werkzeuge, ein erhöhter Energiebedarf bei der Fertigung und steigende Zykluszeiten. Rein technisch sind Hochleistungskunststoffe sicher eine gute Lösung, die aber zu einem hohen Preis erkauft wird!

Der elegante Weg

Dabei gibt es einen anderen Weg, und dieser besticht durch hohe Effizienz: ‚Strahlenvernetzung’. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Massenkunststoffe und technische Kunststoffe mit Eigenschaften versehen, wie man sie sonst nur bei Hochleistungskunststoffen findet. Und das sehr einfach und günstig. Dipl. Ing. Joachim Gehring, Leiter der Anwendungstechnik beim Bestrahlungs-Spezialist BGS Beta-Gamma-Service, erläutert: „Durch die Energie von Strahlen werden die Kunststoffmoleküle zur Reaktion gebracht und es entsteht ein dauerhaftes Netzwerk, das dem Material die verbesserten Eigenschaften verleiht.“

Die Vorteile sind zahlreich: Die Strahlenvernetzung ermöglicht nicht nur höhere Gebrauchstemperaturen, sondern auch verminderten Kaltfluss, erhöhte Wärmeformbeständigkeit, verbesserte tribologische Eigenschaften und bessere Rückstelleigenschaften, sowie höhere Beständigkeit in Hinblick auf Spannungsrissbildung. Und das alles bei herkömmlicher Produktion auf Standardspritzwerkzeugen unter Verwendung handelsüblicher Granulate, wie beispielsweise PA 6.6.

Technische Kunststoffe leisten mehr

Möglich wird all das durch die Bestrahlung der Produkte im Anschluss an die Formgebung bei nur leichter Temperaturerhöhung und Atmosphärendruck. Die Energie liefern Beta-Strahlen (beschleunigte Elektronen) oder – seltener –Gamma-Strahlen. Das Verfahren ist sicher und schonend für die Produkte und im Verhältnis zu Anschaffung und Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen erstaunlich preiswert.

Ein Hersteller, der schon seit Jahren auf die Strahlenvernetzung setzt: „Wir produzieren Gehäuse für Steckverbinder aus Polyamid. Als die Elektronikindustrie im Jahre 2006 mit der Auflage konfrontiert wurde, bleifreies Lot zu verwenden, wurden die Bauteile auf den Leiterplatten deutlich höheren Temperaturen ausgesetzt. Während Kollegen damals sehr viel Geld in die Umstellung auf Polymere mit höherer Temperaturbeständigkeit investierten, fertigten wir weiter wie bisher und brachten die Teile anschließend zur Strahlenvernetzung. Ohne etwas an unserem Produktionsverfahren zu ändern, waren wir auf diese Weise von heute auf morgen in der Lage, Produkte mit deutlich verbesserten Materialwerten zu liefern.“

Intelligenter produzieren

Es spricht vieles für die Strahlenvernetzung. Das Verfahren ist sehr schnell und arbeitet mit dem ‚Rohstoff Elektronen’, dadurch gibt es keine Umweltbelastung durch Chemikalien. Die Produkte bekommen ihre Endeigenschaften unabhängig von der Formgebung, Thermoplaste werden dabei in Thermo-Elaste überführt. Bei Mehrstoffsystemen sorgt die Bestrahlung für eine optimierte Phasenankopplung (z.B. Faser-Matrix-Haftung). Weil die Strahlung Materialgrenzen durchdringt, können sogar Materialkombinationen aus dünnen Metallschichten und Kunststoff bestrahlt werden, bis hin zu Abmessungen von 12 Metern.

Strahlenvernetzung ist ein bewährtes Kooperationsmodell: Für die Kunststoffhersteller fallen überhaupt keine Investitionen an, sie delegieren einfach die letzte Veredelungsstufe vor Auslieferung an Bestrahlungsdienstleister, wie BGS. Sorgen um die Materialqualität gibt es keine, weil nur wenige elektrische Parameter die Qualität des Verfahrens beeinflussen. Strahlenvernetzung liefert Produkte mit präzise reproduzierbaren Eigenschaften. Auch höchste Qualitätsanforderungen sind damit zu erfüllen. Der zeitliche Aufwand für die Bestrahlung ist gering, so dass die Produkte ‚auf dem Weg zum Kunden’ bei BGS vorbei gebracht werden können.