Wie entwickelt man kältebeständige Kunststoffe? Technische Routen am Beispiel von ABS und PP

Kurze Antwort

Tieftemperaturbeständige Kunststoffe werden entwickelt, indem die Fähigkeit des Materials verbessert wird, Aufprallenergie zu absorbieren und Sprödbruch unter kalten Bedingungen zu verzögern. Der Schlüssel liegt nicht einfach darin, mehr Härter hinzuzufügen. Ein stabiles Tieftemperaturmaterial muss die Auswahl des Basisharzes, das Design der Kautschuk- oder Elastomerphase, den Typ des Schlagzähmodifikators, die Kompatibilität, das Kristallisationsverhalten, den Füllstoffgehalt, die Verarbeitungsstabilität, die Dimensionskontrolle und die tatsächliche Formteilprüfung in Einklang bringen.

Am Beispiel von ABS und PP konzentriert sich die Niedertemperaturmodifikation ABS normalerweise auf die Struktur der Kautschukphase, die Kompatibilität mit Schlagzähmodifikatoren, die Fließfähigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Oberflächenqualität. Die Niedertemperaturmodifizierung von PP konzentriert sich normalerweise auf die Auswahl des Copolymers PP, die POE- oder EPDM-Zähigkeit, die Kristallisationskontrolle, das Füllstoffgleichgewicht und die Schlagzähigkeit unter kalten Bedingungen.

Yuyao Deyu DEYU Plastics bietet DGK-ABS NDW140U Tieftemperaturbeständig ABS🔍, DGK-PP 66D Impact modifizierte Niedertemperatur-PP🔍 und maßgeschneiderte DGK-ABS LT / DGK-PP LT tieftemperaturmodifizierte Materiallösungen entsprechend der Zieltemperatur des Kunden, den Anforderungen an die Schlagfestigkeit, der Teilestruktur, der Farbe, dem Formverfahren und der Anwendungsumgebung.

Warum Kunststoffe bei niedrigen Temperaturen spröde werden

Viele Kunststoffteile funktionieren normal bei Raumtemperatur, werden jedoch im Winter, bei der Verwendung im Freien, in Kühlkettengeräten, bei Automobilanwendungen oder in Lagerumgebungen mit niedrigen Temperaturen spröde. Dasselbe Teil, das die Montage bei 23 °C übersteht, kann bei -20 °C, -30 °C oder niedriger reißen.

Zu den häufigsten Kundenproblemen gehören:

• ABS Gehäuse brechen bei kaltem Wetter
• PP Clips brechen während der Wintermontage
• Kunststoffteile im Außenbereich werden nach der Lagerung spröde
• Kühlkettenbehälter brechen nach dem Aufprall
• Innen- oder Außenteile von Kraftfahrzeugen, die Falltests bei niedrigen Temperaturen nicht bestehen
• Schraubendome brechen nach der Kaltkonditionierung
• Schnappverschlüsse verlieren beim Transport im Winter an Festigkeit
• Teile bestehen die Schlagprüfungen bei Raumtemperatur, bestehen jedoch die Kälteschlagprüfungen nicht

Der Grund dafür ist, dass die Bewegung der Polymerkette bei niedrigen Temperaturen stärker eingeschränkt wird. Wenn sich das Material nicht verformen und die Aufprallenergie nicht absorbieren kann, geht es von einem duktilen Verhalten in einen Sprödbruch über. Die Kältebeständigkeit hängt daher davon ab, ob das Material im angestrebten Kältezustand noch Aufprallenergie ableiten kann.

Bei modifizierten Kunststoffen sind die wichtigen Fragen nicht nur, ob das Material zäh gemacht werden kann, sondern auch:

• bei welcher Temperatur
• unter welcher Aufprallbedingung
• mit welcher Wandstärke
• in welcher Teilstruktur
• nach wie langer Konditionierung bei niedriger Temperatur
• mit welcher Farbe, welchem Füllstoff, Flammschutzmittel oder anderen funktionellen Anforderungen

Aus diesem Grund entwickelt DEYU Plastics die kältebeständigen Modelle ABS und PP auf der Grundlage tatsächlicher Anwendungsbedingungen, anstatt einfach einen universellen Härter hinzuzufügen.

Wichtigste technische Wege für tieftemperaturbeständige Kunststoffe

1. Auswahl des Basisharzes

Der erste Schritt ist die Auswahl des richtigen Basisharzes. Ein schlechtes Grundharz kann durch die Zugabe großer Mengen Härter nicht vollständig korrigiert werden.

Bei ABS hängt das Tieftemperaturverhalten stark vom Kautschukphasengehalt, den Eigenschaften der SAN-Matrix, der Kautschukpartikelgröße und der Kompatibilität zwischen den Phasen ab. Eine Allzwecksorte ABS reicht möglicherweise nicht für Anwendungen im Freien, in kalten Regionen oder bei starken Stößen aus. In der Regel wird eine schlagfeste ABS- oder eine niedrigtemperaturbeständige ABS-Basis bevorzugt.

Für PP ist der Unterschied zwischen Homopolymer PP und Copolymer PP entscheidend. Homopolymer PP hat normalerweise eine höhere Steifigkeit, aber eine schlechtere Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen. Copolymer PP, insbesondere schlagzähes Copolymer PP, ist oft ein besserer Ausgangspunkt für die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen.

Die Auswahllogik ist einfach:

• Wenn der Kunde Steifheit und mäßige Kältebeständigkeit benötigt, wählt er ein ausgewogenes Basisharz
• Wenn der Kunde eine starke Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen benötigt, wählt er ein hochschlagfestes Basisharz
• Wenn der Kunde sowohl Kältebeständigkeit als auch Dimensionsstabilität benötigt, müssen das Harz- und Füllstoffsystem gemeinsam entwickelt werden
• Wenn der Kunde Kältebeständigkeit sowie Flammschutz, Witterungsbeständigkeit oder Leitfähigkeit benötigt, muss das Basisharz unter Berücksichtigung des Funktionssystems ausgewählt werden

2. Design des Schlagzähmodifikators

Schlagzähmodifikatoren sind das Herzstück der Tieftemperaturzähigkeit. Ihre Funktion besteht darin, energieabsorbierende Zonen innerhalb der Polymermatrix zu schaffen. Bei einem Aufprall können diese Zonen eine kontrollierte Verformung, Scherung, Haarrisse oder Kavitation der Gummipartikel auslösen und so die Ausbreitung spröder Risse verringern.

Schlagzähmodifikatoren sind nicht austauschbar. Einige sind für ABS geeignet, andere besser für PP, einige verbessern die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen, verringern jedoch die Hitzebeständigkeit, und einige beeinträchtigen die Steifigkeit, den Glanz, die Farbe oder die Fließfähigkeit.

Für ABS gehören zu den gängigen Methoden zur Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen ABS mit hohem Gummianteil, die Schlagzähmodifizierung vom MBS-Typ, die Schlagzähmodifizierung auf Acrylbasis und die Optimierung der Kautschukphase.

Für PP gehören zu den gängigen Methoden die POE-Zähigkeitsverstärkung, die EPDM-Zähigkeitsverstärkung, die Auswahl des schlagzähen Copolymers PP, die Kontrolle der Elastomerdispersion und verträgliche Zähigkeitssysteme.

Der Schlüssel besteht darin, den Modifikator entsprechend dem Temperaturziel und der Teilestruktur auszuwählen, und nicht einfach nach der Dosierung.

3. Kompatibilität und Dispersionskontrolle

Das Vorspannen bei niedrigen Temperaturen funktioniert nur, wenn die Vorspannphase gut dispergiert und mit der Harzmatrix kompatibel ist.

Wenn der Härter schlecht dispergiert ist, kann das Material eine instabile Schlagzähigkeit aufweisen. Wenn die Kompatibilität zu schwach ist, kann es leicht zu einem Ausfall der Schnittstelle kommen. Wenn die Kompatibilität zu stark ist, ist die Energieabsorption möglicherweise nicht effektiv. Wenn die Partikelgröße des Härters zu groß ist, können die Oberflächenqualität und die mechanische Stabilität beeinträchtigt werden. Wenn die Partikelgröße zu klein ist oder die Phasenstruktur nicht geeignet ist, kann die Verbesserung der Tieftemperaturschlagzähigkeit begrenzt sein.

Bei Tieftemperaturmaterialien ist die Kontrolle der Morphologie oft wichtiger als nur die Erhöhung des Zähigkeitsgehalts. Der Entwicklungsprozess von DEYU konzentriert sich auf Modifikatortyp, Partikelgröße und Phasenverteilung, Harz-Modifikator-Kompatibilität, Dispersion während der Extrusion, Verarbeitungstemperatur und Schlagverhalten des Endteils.

4. Kristallisationskontrolle

Für teilkristalline Kunststoffe wie PP ist das Kristallisationsverhalten von großer Bedeutung. Die Tieftemperaturzähigkeit wird durch Kristallinität, Kristallgröße, Kristallform, Abkühlgeschwindigkeit und Füllstoffwechselwirkung beeinflusst.

Wenn die Kristallinität von PP zu hoch oder die Kristallstruktur zu starr ist, kann das Material bei niedrigen Temperaturen spröde werden. Wenn die Kristallisation richtig kontrolliert wird, kann das Material seine Steifigkeit beibehalten und gleichzeitig die Kälteschlagfestigkeit verbessern.

Für PP-Niedertemperaturmaterialien kann das Rezepturdesign Folgendes umfassen:

• Schlagzäh-Copolymer PP-Auswahl
• Elastomerverstärkung
• Einstellung des Nukleierungssystems
• Optimierung der Kühl- und Formbedingungen
• Kontrolle des Füllstoffgehalts
• Gleichgewicht zwischen Kristallinität und Zähigkeit

ABS ist amorph, daher ist die Kristallisationskontrolle nicht das Hauptproblem. Für ABS sind Kautschukphase und Matrixkompatibilität wichtiger.

5. Füllstoff- und Verstärkungsbalance

Füllstoffe und Verstärkungen können die Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Wärmebeständigkeit und Kostenkontrolle verbessern, können jedoch die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen verringern, wenn sie nicht richtig kontrolliert werden.

Gängige Beispiele sind talkgefüllte PP, glasfaserverstärkte PP oder ABS, mineralgefüllte Materialien, Kohlenstofffasersysteme und flammhemmender Compounden. Jedes kann ein Leistungsziel verbessern und gleichzeitig das Sprödigkeitsrisiko erhöhen.

Wünscht der Kunde nur Kältebeständigkeit, kann bei der Formulierung der Schwerpunkt auf Schlagfestigkeit liegen. Wünscht der Kunde Kältebeständigkeit und Steifigkeit, müssen die Füllstoffe sorgfältig ausgewählt werden. Wünscht der Kunde Kältebeständigkeit plus Flammwidrigkeit oder Leitfähigkeit, muss das Funktionssystem auf Schlagzähigkeit beurteilt werden.

6. Verarbeitung und Formteilvalidierung

Ein Tieftemperaturmaterial kann nicht nur anhand von Pellets oder Standardprüfstäben beurteilt werden. Entscheidend ist das tatsächlich geformte Teil.

Ausfälle bei niedrigen Temperaturen treten häufig auf bei:

• Schraubvorsprünge
• Schnappverschlüsse
• dünnwandige Ecken
• Schweißnähte
• Torbereiche
• scharfe Kanten
• Rippen
• Stresskonzentrationspunkte

Ein Material kann Standard-Schlagtests bei niedrigen Temperaturen bestehen, in einem realen Teil jedoch aufgrund von Strukturdesign, Wandstärke, Position der Schweißnaht, innerer Spannung oder Formbedingungen versagen.

DEYU empfiehlt die Bewertung der Kerbschlagzähigkeit bei niedriger Temperatur, des Falltests bei niedriger Temperatur, des Anziehens der Schraubbolzen nach der Kaltkonditionierung, der Schnappmontage nach der Kaltkonditionierung, des Teileschlags bei der Zieltemperatur, der Alterung plus Tieftemperaturschlag und der Transportsimulation im Winter.

Niedrigtemperatur ABS: Technische Routen und Anwendungslogik

ABS wird häufig in Gehäusen, Geräteteilen, Fahrzeuginnenteilen, Bürogeräten, Werkzeugen, Bedienfeldern und strukturellen Erscheinungsbildteilen verwendet. Es weist eine gute Schlagzähigkeit, Verarbeitbarkeit, Oberflächenqualität und Dimensionsstabilität auf.

Allerdings funktionieren nicht alle ABS-Typen bei niedrigen Temperaturen gut. Beim Standard-ABS kann es bei dünnwandigen Gehäusen, Schnappverbindungen, Schraubdomen und stoßbelasteten Teilen zu Sprödrissen kommen.

Niedrigtemperatur-ABS wird häufig für Außengehäuse, Geräteteile für kalte Regionen, Automobil-Innenteile, Batterie- und Gerätegehäuse, Tieftemperatur-Speicherprodukte, Werkzeuge und Griffe für den Wintergebrauch sowie Teile benötigt, die in kalten Umgebungen versendet oder montiert werden.

Route 1: Hochgummi-ABS-System

Eine direkte Methode ist die Verwendung von ABS mit einer höheren Gummiphase. Die Gummiphase hilft, Aufprallenergie zu absorbieren und die Rissausbreitung zu verzögern.

Vorteile: gute Schlagzähigkeitsverbesserung bei niedrigen Temperaturen, gute Verträglichkeit, da die Gummiphase Teil der ABS-Struktur ist, geeignet für Gehäuse und strukturelle Erscheinungsbildteile und relativ stabile Verarbeitbarkeit.

Risiken: Ein höherer Gummigehalt kann die Hitzebeständigkeit verringern, den Oberflächenglanz verändern, die Steifigkeit verringern, die Fließfähigkeit verändern oder die Kosten erhöhen.

Dieser Weg eignet sich, wenn der Kunde eine Verbesserung der Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen wünscht, aber dennoch innerhalb eines ABS-Materialsystems bleiben möchte.

Weg 2: MBS oder Acryl-Schlagzähmodifizierung

Zur Verbesserung der Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen können Schlagzähmodifikatoren eingesetzt werden. MBS-Systeme können eine starke Schlagzähigkeitsverbesserung bewirken, während Acryl-Schlagzähmodifikatoren je nach Formulierung die Anforderungen an Witterungsbeständigkeit und Aussehen unterstützen können.

Vorteile: flexible Modifikation, deutliche Schlagverbesserung, anpassbare Oberflächen- und Farbleistung und Eignung für Teile mit Kaltschlagoptik.

Risiken: Die Auswahl des Modifikators muss mit der ABS-Matrix übereinstimmen. Zu viel Modifikator kann die Steifigkeit und Hitzebeständigkeit verringern. Einige Systeme können die Stabilität, Alterung oder Verarbeitungsstabilität von UV beeinträchtigen.

Route 3: ABS / PC oder PC / ABS Legierungsverstärkung

Wenn das Standard-ABS nicht gleichzeitig die Anforderungen an die Kälte- und Hitzebeständigkeit erfüllen kann, können Legierungssysteme wie ABS / PC oder PC / ABS in Betracht gezogen werden.

Vorteile: bessere Schlagzähigkeit, bessere Hitzebeständigkeit als Standard-ABS, gute Dimensionsstabilität und Eignung für anspruchsvolle Strukturgehäuse.

Risiken: höhere Kosten, veränderte Fließfähigkeit, Farbanpassungsaufwand und ein engeres Verarbeitungsfenster.

Auswahlmatrix für Niedertemperatur-ABS

Anforderung	Empfohlene ABS-Route	Hauptvorteil	Hauptrisiko
Grundlegende Kälteeinwirkungsverbesserung	Hochwirksames ABS	Einfach und stabil	Begrenzter Upgrade-Bereich
Starke Kältezähigkeit	ABS mit hohem Gummigehalt oder Zähigkeitsmodifikator	Bessere Stoßdämpfung	Geringere Steifigkeit oder Hitzebeständigkeit
Aussehen plus Kälteeinwirkung	Modifikatorgehärtet ABS	Einstellbare Oberfläche und Zähigkeit	Modifikatorkompatibilität
Kälteschlag plus Hitzebeständigkeit	ABS / PC oder PC / ABS-Legierung	Besser ausgewogene Leistung	Höhere Kosten
Kaltanwendung im Außenbereich	ABS mit wetterbeständigem Vorspannsystem	Höhere Zuverlässigkeit im Außenbereich	UV und Farbstabilität müssen getestet werden
Schraubansatz und Schnappteile	Hochfeste ABS-Formulierung	Zuverlässigkeit der Montage	Schimmelpilzstress muss kontrolliert werden

Niedrigtemperatur PP: Technische Routen und Anwendungslogik

PP wird aufgrund seiner geringen Dichte, chemischen Beständigkeit, Kostenvorteile, einfachen Verarbeitung und guten Ermüdungsbeständigkeit häufig verwendet. Es wird in Automobilteilen, Behältern, Gerätekomponenten, Außenteilen, Verpackungen, Kühlkettenteilen und Industrieprodukten verwendet.

Allerdings reagiert PP empfindlicher auf Kälteeinflüsse, als viele Kunden erwarten. Standard-Homopolymer PP kann bei Kälte spröde werden. Bei Klammern, Scharnieren, Behältern, Gehäusen und Schlagteilen ist häufig eine Kältevorspannung erforderlich.

Route 1: Schlagzähes Copolymer PP

Das schlagzähe Copolymer PP ist häufig eine bessere Basis für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen als das Homopolymer PP, da es gummiartige Phasen enthält, die die Schlagfestigkeit verbessern.

Vorteile: bessere Kälteschlagzähigkeit als Homopolymer PP, gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, Eignung für viele Spritzgießenteile und eine stabile Basis für weitere Zähigkeit.

Risiken: geringere Steifigkeit als Homopolymer PP, mögliche Änderung des Oberflächenglanzes, geringere Hitzebeständigkeit und Schrumpfung oder Verformung, die kontrolliert werden müssen.

Route 2: POE-Verstärkung

POE ist eines der gebräuchlichsten Abhärtungssysteme für PP. Es verbessert die Schlagfestigkeit durch die Bildung einer dispergierten Elastomerphase in der PP-Matrix.

Vorteile: starke Kälteschlagzähigkeitsverbesserung, flexible Rezepturanpassung, gute Spritzgießeneignung und gute Passform für Behälter, Clips, Deckel und Schlagteile.

Risiken: Die Steifigkeit nimmt ab, der Wärmeverformungswiderstand kann abnehmen, die Fließfähigkeit kann sich ändern, die Oberfläche kann weicher werden und ein übermäßiger POE kann die Dimensionsstabilität verringern.

Weg 3: EPDM-Verstärkung

EPDM kann auch die Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen verbessern, insbesondere bei Anwendungen, die eine gummiartige Stoßdämpfung erfordern.

Vorteile: gute Kaltschlagverbesserung und Nützlichkeit in bestimmten Automobil- oder Außenanwendungen.

Risiken: Kompatibilität und Dispersion müssen kontrolliert werden. Der Steifigkeitsverlust kann offensichtlich sein und die Verarbeitung oder Oberflächenqualität erfordert eine Validierung.

Weg 4: Füllergesteuerte Niedertemperatur PP

Viele PP-Produkte enthalten Talk, Calciumcarbonat, Glasfasern oder andere Füllstoffe. Füllstoffe können die Steifigkeit, Dimensionsstabilität und Kosten verbessern, können jedoch die Auswirkungen bei niedrigen Temperaturen verringern. Eine Niedrigtemperatur-PP-Formulierung mit Füllstoffen muss den Füllstofftyp, die Füllstoffpartikelgröße, den Füllstoffgehalt, den Elastomergehalt, den Verträglichkeitsvermittler, das PP-Basisharz und die Formbedingungen ausbalancieren.

Auswahlmatrix für Niedertemperatur-PP

Anforderung	Empfohlene PP-Route	Hauptvorteil	Hauptrisiko
Grundlegende Kältebeständigkeit	Schlagzähes Copolymer PP	Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis	Geringere Steifigkeit
Starke Kälteeinwirkung	PP plus POE	Deutliche Verbesserung der Zähigkeit	Steifigkeit und Hitzebeständigkeit nehmen ab
Elastische Kältereaktion	PP plus EPDM	Bessere Stoßdämpfung	Kompatibilität und Oberflächenkontrolle
Kältebeständigkeit plus Steifigkeit	Copolymer PP plus kontrollierter Füllstoff plus Elastomer	Ausgewogene Leistung	Komplexität der Formulierung
Im Freien kalt PP	Gehärtetes PP plus UV-Paket	Kälteeinwirkung und Witterungsgleichgewicht	UV Systemkompatibilität
Automotive PP Teil	Schlagzähes Copolymer PP plus Elastomer plus Füllstoffanteil	Struktur und Wirkungsbalance	Erfordert Teilevalidierung
Kühlkettenbehälter	PP plus POE oder schlagzähes Copolymer PP	Fallfestigkeit	Kriechen und Steifigkeit müssen überprüft werden

ABS vs. PP Niedertemperaturmodifikation

ABS und PP erfordern unterschiedliche Strategien zur Niedertemperaturmodifikation.

ABS ist ein amorphes Material. Seine Tieftemperaturzähigkeit hängt hauptsächlich mit der Gestaltung der Kautschukphase, der Kompatibilität mit Schlagzähmodifikatoren und dem Matrixverhalten zusammen. ABS wird oft ausgewählt, wenn Aussehen, Dimensionsstabilität, Oberflächenqualität und Ausgewogenheit der Schlagfestigkeit wichtig sind.

PP ist ein teilkristallines Material. Seine Tieftemperaturzähigkeit hängt stark von der Kristallisation, der Copolymerstruktur, der Elastomerzähigkeit, dem Füllstoffgleichgewicht und den Formbedingungen ab. PP wird häufig ausgewählt, wenn niedrige Dichte, chemische Beständigkeit, Kosten, Ermüdungsbeständigkeit und flexibles Anwendungsdesign wichtig sind.

Vergleichsartikel	Niedrigtemperatur ABS	Niedrigtemperatur PP
Materialstruktur	Amorph	Teilkristallin
Schwerpunkt der Härtung	Kautschukphase und Schlagzähmodifikator	Copolymerstruktur, Elastomer und Kristallisation
Typische Härter	ABS mit hohem Gummigehalt, MBS, Acrylmodifikatoren, PC-Legierung	POE, EPDM, schlagzähes Copolymer PP
Ausfallrisiko	Gehäuseriss, Schraubenansatzriss, Schnappverschlussbruch	Bruch des Clips, Riss des Scharniers, Ausfall des Behälters
Aussehen	Normalerweise besser	Abhängig von Füllstoff und Elastomer
Chemische Beständigkeit	Mäßig	Besser
Dichte	Höher als PP	Niedriger
Beste Verwendung	Gehäuse, Optikteile, Strukturabdeckungen	Behälter, Automobilteile, Clips, Outdoor-PP-Teile
Schlüsselvalidierung	Schlag bei niedriger Temperatur, Sturz, Schraubenkopf und Aussehen	Tieftemperaturfall, Biegestoß, Clip- und Scharniertest

Validierungsmethode für Niedertemperaturmaterialien

Standardtests helfen dabei, Sorten zu vergleichen und Rezepturen zu überprüfen. Übliche Richtungen umfassen Kerbschlagzähigkeit bei niedriger Temperatur, Charpy- oder Izod-Schlagzähigkeit bei Zieltemperatur, Prüfung der Sprödigkeitstemperatur, Zugleistung nach Kaltkonditionierung, Biegeleistung bei niedriger Temperatur und Alterung sowie Tieftemperaturschlagzähigkeit.

Für die endgültige Freigabe ist die Prüfung realer Teile wichtiger. Es sollte einen Falltest bei niedriger Temperatur, das Anziehen der Schraubenköpfe nach der Kaltkonditionierung, die Schnappmontage nach der Kaltkonditionierung, das Biegen der Scharniere nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen, eine Transportsimulation, eine Winterinstallationssimulation, den Einfluss niedriger Temperaturen auf die tatsächliche Teiledicke und Tests an Schweißnähten, Ecken, Rippen und Angussbereichen umfassen.

Ein Tieftemperaturmaterial sollte nicht nur anhand eines Datenblatts ausgewählt werden. Ein Teil mit scharfen Ecken, dünnen Wänden, schlechter Angussposition oder inneren Spannungen kann auch dann reißen, wenn das Material eine gute Schlagfestigkeit im Prüfstab aufweist.

Tieftemperaturbeständige Materiallösungen von DEYU

DGK-ABS LT Tieftemperatur-gehärtete Serie

Diese Serie ist für ABS-Teile konzipiert, die eine verbesserte Kälteschlagfestigkeit, Gehäusezähigkeit, Schraubennabenzuverlässigkeit und Oberflächenqualität erfordern.

Zu den Entwicklungsrichtungen gehören hochschlagzähes ABS, niedrigtemperaturgehärtetes ABS, ABS mit Zähigkeitsmodifikator, ABS / PC niedrigtemperaturschlagzähe Legierung, wetterbeständiges niedrigtemperaturbeständiges ABS, niedrigtemperaturbeständiges ABS für Gehäuse und niedrigtemperaturbeständiges ABS für Schraubenbolzen und Schnappteile.

Geeignete Anwendungen umfassen Außengehäuse, Geräteteile, Geräteabdeckungen für Kaltbereiche, Teile für den Automobilinnenraum, Werkzeuggehäuse, Gehäuse für elektrische Steuerungen und Produktteile für die Tieftemperaturlagerung.

DGK-PP LT Tieftemperatur-schlagzähmodifizierte Serie

Diese Serie ist für PP-Produkte konzipiert, die Kälteschlagfestigkeit, Fallfestigkeit, Flexibilität und Kostenbalance erfordern.

Zu den Entwicklungsrichtungen gehören schlagzähes Copolymer PP, PP plus POE-Tieftemperatur-gehärtetes System, PP plus EPDM-Kälteschlagsystem, gefülltes Niedertemperatur-PP, Niedertemperatur-PP für Kühlkettenprodukte, kältebeständiges PP für den Außenbereich und Kfz-Tieftemperatur-PP.

Zu den geeigneten Anwendungen gehören Kühlkettenbehälter, Lagerkästen, Teile für den Außenbereich, PP-Komponenten für die Automobilindustrie, Clips und Befestigungselemente, Industrieabdeckungen, Geräteteile sowie Scharnier- oder Biegeteile.

Anwendungsfall: Niedrigtemperatur-ABS-Gehäuse

Ein Kunde fertigte ein Gerätegehäuse unter Verwendung des Standards ABS. Das Teil überstand die Montage bei Raumtemperatur, aber während der Lagerung und des Transports im Winter traten an den Schraubenvorsprüngen Risse auf und die Ecken zeigten nach dem Aufprall spröde Risse.

Kundenanforderungen:

• Materialsystem: ABS
• Farbe: schwarz
• Verfahren: Spritzgießen
• Teileaufbau: Gehäuse mit Schraubdomen und Rippen
• Ziel: Verbesserung der Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen und der Zuverlässigkeit des Schraubenkopfes
• Bedingung: Wintertransport und Einsatz in kalten Regionen

DEYU analysierte das Teil und stellte fest, dass der Fehler durch eine Kombination aus Materialbrüchigkeit, Spannungskonzentration am Schraubenkopf und interner Formspannung verursacht wurde.

Der erste Versuch verbesserte die Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen, verringerte jedoch leicht die Steifigkeit. Beim zweiten Versuch wurden die Gummiphase und die Modifikatorbalance angepasst, um die Zähigkeit der Schraubennabe zu verbessern. Der dritte Versuch optimierte die Fließfähigkeit und die Formspannung. Nach der Validierung kleiner Chargen verringerte sich die Rissbildung an den Schraubenaugen, die Stoßleistung an den Ecken verbesserte sich und das Gehäuse blieb mit akzeptabler Oberflächenqualität formbar.

Anwendungsfall: PP-Behälter mit niedriger Temperatur

Ein Kunde stellte einen PP-Lagerbehälter her, der für den Kühlkettentransport verwendet wird. Der Standard-PP hatte gute Kosten und Steifigkeit, aber der Behälter brach während des Falltests bei niedriger Temperatur.

Kundenanforderungen:

• Materialsystem: PP
• Farbe: natürliche oder individuelle Farbe
• Verfahren: Spritzgießen
• Teilestruktur: Behälter mit Rippen und Griffen
• Ziel: Verbesserung der Fallbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen
• Zusätzliche Anforderung: Steifigkeit beibehalten und übermäßige Weichheit vermeiden

DEYU empfahl ein schlagzähes Copolymer PP plus Elastomer-Verstärkungsroute. Der erste Versuch verbesserte die Fallfestigkeit, aber der Behälter wurde zu weich. Im zweiten Versuch wurden der POE-Gehalt und das PP-Basisharz angepasst, um ein Gleichgewicht zwischen Zähigkeit und Steifigkeit herzustellen. Der dritte Versuch optimierte den Füllgrad und die Verarbeitungsstabilität.

Nach Kundentests zeigte der Behälter eine verbesserte Fallleistung bei niedrigen Temperaturen bei gleichzeitig akzeptabler Steifigkeit und Formstabilität.

Informationen, die Kunden bereitstellen sollten

Um ein geeignetes Niedertemperaturmaterial zu entwickeln, empfiehlt DEYU seinen Kunden Folgendes bereitzustellen:

• Ziel niedrige Temperatur
• Prüfmethode oder Kundenstandard
• aktuelles Material
• aktueller Fehlermodus
• Produktfoto oder Zeichnung
• Wandstärke
• Schnapp-, Schraubloch-, Scharnier- oder Rippenstruktur
• Fallhöhe oder Aufprallanforderung
• ob das Teil im Freien verwendet wird
• ob UV, Flammschutz, Leitfähigkeit oder Farbstabilität gefordert sind
• Formprozess und Angussposition
• ob das Teil nach Lagerung, Transport, Montage oder tatsächlichem Einsatz ausgefallen ist

Mit diesen Informationen kann DEYU entscheiden, ob das Projekt DGK-ABS LT, DGK-PP LT, ABS / PC-Legierung, PP plus POE, PP plus EPDM, gefülltes Niedrigtemperatur-PP oder eine andere niedrigtemperaturbeständige modifizierte Lösung verwenden soll.

FAQ

1. Kann ABS kältebeständig gemacht werden?

Ja. ABS kann durch hochwirksame ABS-Auswahl, Gummiphasenoptimierung, MBS- oder Acryl-Schlagzähmodifizierung und ABS / PC- oder PC / ABS-Legierungssysteme verbessert werden. Die endgültige Wahl hängt vom Aufprallziel, dem Aussehen, der Hitzebeständigkeit und der Teilestruktur ab.

2. Kann PP kältebeständig gemacht werden?

Ja. PP kann durch Auswahl des schlagzähen Copolymers PP, Zugabe von POE- oder EPDM-Elastomer, Anpassung der Kristallisation und Kontrolle des Füllstoffgehalts verbessert werden. Das Homopolymer PP ist normalerweise nicht der beste Ausgangspunkt für starke Anforderungen an die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen.

3. Ist die Zugabe von mehr Härter immer besser?

Nein. Zu viel Härter kann die Steifigkeit, Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität, Oberflächenqualität und Fließfähigkeit beeinträchtigen. Die richtige Formulierung muss die Zähigkeit mit den tatsächlichen Funktionsanforderungen des Teils in Einklang bringen.

4. Was ist besser für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen, ABS oder PP?

Es kommt auf das Teil an. ABS ist oft besser für Gehäuseoptik, Dimensionsstabilität und Oberflächenqualität. PP eignet sich oft besser für geringe Dichte, chemische Beständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Behälter und kostenempfindliche Teile.

5. Welche Tests werden empfohlen?

Zu den empfohlenen Prüfungen gehören Kerbschlagprüfungen bei niedrigen Temperaturen, Fallprüfungen bei niedrigen Temperaturen, Anziehen der Schraubenbolzen, Schnappmontage, Biegen von Scharnieren, Alterung sowie Prüfungen bei niedrigen Temperaturen und Prüfungen realer Teile bei der Zieltemperatur des Kunden.

6. Können Tieftemperaturmaterialien auch schwer entflammbar oder UV-beständig sein?

Ja, aber die Formulierung muss als Gesamtsystem konzipiert sein. Flammschutzmittel, UV-Stabilisatoren, leitfähige Füllstoffe und Verstärkungen können alle die Schlagfestigkeit beeinflussen, daher muss der kombinierte Eigenschaftssatz gemeinsam validiert werden.

7. Kann DEYU die Niedertemperatur-Modelle ABS und PP anpassen?

Ja. Yuyao Deyu DEYU Plastics kann DGK-ABS LT - und DGK-PP LT -Lösungen basierend auf Zieltemperatur, Schlaganforderung, Farbe, Fließfähigkeit, Teilestruktur, Formprozess und Anwendungsumgebung anpassen.

Fazit

Tieftemperaturbeständige Kunststoffe entstehen nicht durch Zugabe eines universellen Zähigkeitsverbesserers. Sie erfordern eine vollständige Formulierungsstrategie basierend auf Harzstruktur, Schlagzähmodifikator, Phasenmorphologie, Kristallisation, Füllstoffbalance, Verarbeitung und realen Teiletests.

ABS und PP zeigen unterschiedliche Niedrigtemperatur-Modifikationslogiken. ABS konzentriert sich auf Gummiphase, Kompatibilität mit Schlagzähmodifikatoren, Aussehen und Gehäusezähigkeit. PP konzentriert sich auf die Copolymerstruktur, die Elastomerzähigkeit, die Kristallisation, das Füllstoffgleichgewicht und die Fallleistung.

Yuyao Deyu DEYU Plastics bietet niedrigtemperaturbeständige modifizierte Materiallösungen DGK-ABS LT und DGK-PP LT. Für ABS-Gehäuse, Geräteteile, Kfz-Innenteile, PP-Behälter, PP-Außenteile, Kühlkettenprodukte, Clips und Tieftemperatur-Strukturkomponenten kann DEYU die Formulierungsentwicklung, Kleinserienversuche und anwendungsbasierte Validierung unterstützen.