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Ein Bericht von Dipl.-Ing. (FH) Rainer Baumgartner – Entwicklung

Weiches, hydrolysebeständiges und tieftemperaturbeständiges Polyurethanformulierung mit geringem Druckverformungsrest. Polyurethane (PUR) sind Hochleistungskunststoffe die für verschiedenste Anwendungen rund um den Globus verwendet werden.

Um diesen hohen Anforderungen auch gerecht zu werden, muss jedoch als PU-Verarbeiter genau gewusst werden, welches Polyurethansystem in welchen Einsatzbedingungen funktioniert.

So kann man durch variieren der Grundbausteine Isocyanat, Polyol und Kettenverlängerer oder durch die Zugabe von Additiven verschiedenste Eigenschaften erzielen:

  • Harte oder weiche Kunststoffe
  • Mechanische Festigkeit (reißfest, abriebfest, Schnittfestigkeit)
  • Federnd oder dämpfend
  • Hydrolysestabil, Lösemittelstabil
  • Schmutzabweisend, antistatisch, hydrophob uvm.

Und genau hier liegt die große Stärke der Firma ASMA GmbH. Wir entwickeln Polyurethansysteme die speziell auf die Anforderungen unserer Kunden im Maschinen- und Anlagenbau abgestimmt sind und somit auch die höchste Leistung erbringen.

Eine besondere Herausforderung wurde von einem Kunden im Gerätebau an uns gestellt. Und zwar suchte dieser eine 55 Shore A Polyurethanformulierung für Auswerferrollen, welche rund um die Welt einsetzbar sind. So sollen diese in Automaten in tropischen und subtropischen Klimazonen (wie z.B. Indien) als auch im alpinen Raum verbaut werden können. Der Druckverformungsrest der Auswerferrollen muss sowohl bei -25°C als auch bei +45°C sehr gering sein. Weiters muss die Quellung (Durchmesserzunahme durch Feuchtigkeitsaufnahme) so gering als möglich gehalten werden. Beides um die Funktion des Automaten unter allen Umständen zu gewährleisten. Für alle Geräte soll aber immer dieselbe Auswerferrolle eingesetzt werden können.

Genau diese extremen Umwelteinflüsse machten es so schwierig, eine passende Formulierung zu finden. Polyester-basierende Formulierungen sind grundsätzlich auszuschließen, da diese in tropischen und subtropischen Klimazonen zur Hydrolyse neigen (Rückspaltung in die Ausgangsstoffe). Weiters sind sie für den Tieftemperatureinsatz nur bedingt geeignet.Polyether-basierende Formulierungen wiederum weisen als Standardformulierungen einen größeren Druckverformungsrest und eine größere Feuchtigkeitsaufnahme auf.

Um diesen Spagat zu meistern, wurden verschiedene Formulierungen von uns entwickelt und getestet. Dazu wurden Prüfplatten gefertigt, im Klimaschrank bei verschiedenen Temperaturen und relativer Feuchte gelagert und danach die mechanischen Festigkeitswerte, Druckverformungsrest, Feuchtigkeitsaufnahme usw. bestimmt. Parallel wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden in dessen Labor die Auswerferrollen in Geräten getestet. Nach harter Entwicklungsarbeit wurde mit einer speziellen, auf Polyether-basierenden Formulierung mit einem speziellem Vernetzer auch diese Challenge gemeistert. Das entwickelte System ist hydrolysestabil und weist über den Temperaturbereich von -25°C bis +60°C einen ausgezeichneten Druckverformungsrest auf und erfüllt somit alle Kundenanforderungen.

Danach musste noch das Haftvermittlersystem, welches für eine Verbindung von der PU-Beschichtung zum Rollenkern sorgt, auf dieses spezielle Material angepasst werden.

Es wurde ein neuer Arbeitsplatz in unserem Werk in Weitra errichtet, die Verarbeitung lt. Qualitätsmanagementvorgaben standardisiert und mit der Produktion begonnen.

Wir freuen uns schon auf die nächsten Aufgaben und Herausforderungen die von unseren Kunden an uns gestellt werden.

Polyurethane (PUR) sind Hochleistungskunststoffe die für verschiedenste Anwendungen rund um den Globus verwendet werden.

Um diesen hohen Anforderungen auch gerecht zu werden, muss jedoch als PU-Verarbeiter genau gewusst werden, welches Polyurethansystem in welchen Einsatzbedingungen funktioniert.


Dipl.-Ing. (FH) Rainer Baumgartner

Wussten Sie?

BIS ZU WELCHEN TEMPERATUREN PUR EINSETZBAR IST?

Polyurethane können je nach Type bis ca. minus 20°C eingesetzt werden. Unterhalb von 0°C steigt der E-Modul (scheinbar höhere Härte). Trotz der zunehmenden Steifigkeit besteht aber keine Bruchgefahr. Biegewechselversuche an 3 mm starken Platten zeigten, dass bei tiefen Temperaturen noch sehr hohe Verformungen möglich sind.

Bei niedrigen Temperaturen ist die Dämpfung der Polyurethane sehr hoch. Die sich daraus bei dynamischer Beanspruchung ergebende Erwärmung hat zur Folge, dass sich das Material sehr schnell von den kritischen, sehr tiefen Temperaturen entfernt.

Die obere Temperaturgrenze liegt bei Dauerbeanspruchung bei 80°C. Kurzzeitige Spitzenbelastungen (wenige Stunden) bis 130°C sind noch zulässig. Spezialtypen widerstehen je nach Anwendung Temperaturen bis zu 150°C. Zu berücksichtigen ist jeweils die Art der mechanischen Beanspruchung (zusätzliche Wärmeentwicklung durch in den Werkstoff eingebrachte Belastungsenergie).

DieTemperaturangaben verstehen sich in trockener Umgebung, zusätzliche chemische Einflüsse (Feuchtigkeit, Fette, Säuren etc.) können die Temperaturbeständigkeit erheblich reduzieren.