TPE mit Haftung zu EPDM

Innovative TPE-Technologie für direkt angespritzte Eckverbindungen und Endstücke an EPDM Profilen

Die Automobilindustrie ist der größte und am stärksten wachsende Markt für Thermoplastische Elastomere. KRAIBURG TPE hat den zunehmenden Bedarf an TPE-Compounds für anspruchsvolle Exterieur-Anwendungen erkannt und seine anwendungsspezifische Entwicklung effizienter TPE-Lösungen für diese Branche vorangetrieben.

Zu den neuesten Entwicklungen zählen unter anderem die TPE-Compounds mit Haftung zu Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Die speziell für 2-Komponenten-Bauteile im Bereich Automobil Exterieur entwickelten Materialien aus der THERMOLAST® K Produktgruppe zeichnen sich durch gute Haftung zu EPDM sowie ausgezeichnete UV-Beständigkeit aus. Damit zielen die neuen Compounds vor allem auf Automobilanwendungen wie Fensterlauf- und Abdichtungsprofile aus EPDM mit angespritzten Eckverbindungen und Abschlüssen aus TPE ab. KTPE_EPDM_Adhesion_Application_small.jpg

Diese Anwendungen gelten speziell in großen Fahrzeugserien als Domäne von Styrol-Butadien-Compounds (SBC) und vernetzten thermoplastischen Vulkanisaten (TPV). Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien zwischen den Fahrzeugserien stoßen diese Materialklassen bei der Verarbeitung jedoch an ihre wirtschaftlichen Grenzen. Neue Möglichkeiten bietet die Materiallösung von KRAIBURG TPE, welche im Spritzgussprozess eine Haftung zu EPDM eingeht.

Für das Segment der immer komplexeren und differenzierteren Dichtungs- und Fensterlaufsysteme mit EPDM stellte KRAIBURG TPE eine neue TPE-Reihe am Markt vor.
Die ersten Compounds (TC7EAZ und TC7EFZ) dieser EPDM-Haftungsreihe (AD/EPDM/UV ) vereinen bei einer Härte von 70 Shore A gute Haftung zu EPDM mit hervorragender Langzeitbeständigkeit gegenüber UV-Einstrahlung und Wärmeeinwirklung.

KTPE_EPDM_Adhesion_Car_small.jpg Im Vergleich zu Wettbewerbsmaterialien bieten die KRAIBURG TPE Compounds nach Bewitterungstests eine überlegene Oberflächenqualität. Die Schwerpunkte bei der Entwicklung der einzelnen Compounds setzte der TPE-Spezialist auf die Haftung (TC7EAZ) und auf die Verarbeitbarkeit sowie ein geringes Foggingverhalten (TC7EFZ).


Gute Anfangshaftung

Die Anwendung der fortschrittlichen EPDM-Haftungsreihe wurde in praxisgerechter Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller LWB Steinl sowie in umfassenden Labor- und Kundenversuchen erfolgreich geprüft. Im Vordergrund stand dabei zunächst die Haftfähigkeit im Verbund mit EPDM. Neben Haftungsprüfungen von EPDM/TPE-Proben wurden in diesem Rahmen auch Tests in Anlehnung an ISO 37 durchgeführt (bei Raumtemperatur sowie nach 1.500 Stunden bei 90 °C). In den Tests wurde neben der Zugspannung und Bruchdehnung auch die erforderliche absolute Kraft bis zur Zerstörung der Probe ermittelt.

Die neuen Materialien erzielten bei diesen Haftungsversuchen gute Ergebnisse sowohl mit geschäumten als auch mit kompakten EPDM-Werkstücken. Die Anfangshaftung spielt eine entscheidende Rolle für die problemlose Entformbarkeit der Fertigteile bei möglichst kurzen Zykluszeiten. Darüber hinaus ergaben die Versuchsreihen, dass es bei der Haftung wesentlich auf die Sauberkeit der eingelegten EPDM-Profile ankommt. Für beste und zuverlässig reproduzierbare Resultate sollten die Profilstücke möglichst zeitnah vor dem Anspritzen der TPE-Komponente geschnitten werden – je frischer der Zuschnitt, desto besser die Haftung. KTPE_EPDM_Adhesion_S2_small.jpg

Zu den Kernanforderungen für Kfz-Außenteile zählen außerdem dauerhafte Wärme- und Witterungsbeständigkeit auch bei erhöhter UV-Einstrahlung. Um dies zu simulieren, wurden Materialproben beschleunigten Alterungstests mit Heißluft (1.500 Stunden bei 90 °C und 120 °C) unterzogen und mittels Bewitterungstests den Umgebungsbedingungen, wie sie zum Beispiel in Florida (Hitze und Feuchtigkeit) und der Kalahari (Hitze und Trockenheit) vorkommen, ausgesetzt. Bei all diesen Witterungstests bewies die AD/EPDM/UV Reihe stabile mechanische Eigenschaften und zeichneten durch signifikant trockene und klebfreie Oberflächen aus.

Marktorientierte Projektpartnerschaft

LWB_Verticalmaschine_small.jpg Um die Prozessstabilität der neuen AD/EPDM/UV-Compounds sicherzustellen, wurde deren Verarbeitbarkeit von KRAIBURG TPE gemeinsam mit der in Altdorf bei Landshut ansässigen LWB Steinl GmbH & Co. eingehend untersucht.

LWB Steinl ist ein weltweit führender Hersteller von vertikalen Spritzpressen und horizontalen Spritzgießmaschinen für Gummi und TPE. Das Lieferprogramm umfasst Ausführungen mit 200 bis 16.000 kN Schließkraft und energieeffizienten Spritzeinheiten für 50 bis 30.000 cm³ Einspritzvolumen. Für die Tests im Verarbeitungstechnikum des Herstellers wurde eine Vertikalmaschine in holmloser Bauweise eingesetzt (Bild 4). Das Versuchswerkzeug lieferte PFAFF Werkzeug- und Formenbau aus Röthenbach (Allgäu).

Die wirtschaftliche Fertigung von EPDM/TPE-Teilen auf einer vertikalen Maschine bietet den Vorteil der Platzersparnis zugunsten von Zuführ- und Folgeaggregaten. Allerdings verlangt sie auch eine besonders sorgfältig abgestimmte Prozessführung der eingesetzten Materialien. Die spezielle Rezeptur der TPE ermöglicht es, den Nachdruck zu minimieren, um die Deformationen des EPDM-Werkstückes zu vermeiden.
Zwar wäre es naheliegend, Eck- und Endstücke von automobilen Dichtungsprofilen, wie bei Fensterläufen und ähnlichen, ebenfalls aus EPDM zu fertigen – allerdings hätte dies aufgrund der Vernetzung des Kautschuks längere Zykluszeiten zur Folge und würde aufwändigere Maschinen und Arbeitsschritte erfordern.

Kürzere Zykluszeiten

rhöhte Prozessstabilität bedeutet weniger Ausschuss und gilt heute als einer der wichtigsten Faktoren für wirtschaftliche 2-Komponenten-Bauteile. Eine weitere Zielsetzung der Projektpartner war daher die Reduzierung der typischen Zykluszeit für die Fertigung von TPE-Anspritzungen an eingelegte EPDM-Werkstücke.
Die neuen EPDM-Haftungscompounds von KRAIBURG TPE zeichnen sich u. a. durch ihre wirtschaftliche Verarbeitbarkeit aus. Die Verarbeitung erfolgt bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 200 °C bis 220 °C. Dies bewirkt kürzere Kühlzeiten, die zusammen mit der minimierten Nachdruckzeit den Zyklus und damit die gesamte Fertigung beschleunigen. Neben diesen Eigenschaften sorgt die Anfangshaftung der speziell entwickelten TPE-Compounds zu den EPDM-Materialien für eine einfache Entformung der Fertigteile und verkürzt somit ebenfalls die Zykluszeiten.
Gemeinsam mit LWB Steinl gelang es, die Material- und Prozesstechnologie so zu optimieren, dass sie den Anforderungen unterschiedlicher automobiler Fenstersysteme entsprechen. Die dauerhafte Haftung und Witterungsbeständigkeit der Materialien wird dabei nicht beeinträchtigt.
Zur umfassenden Kundenunterstützung bietet KRAIBURG TPE außerdem einen maßgeschneiderten Farbabgleich unter Berücksichtigung des Glanzgrads zum jeweiligen EPDM bzw. zur Farbspezifikation des OEMs.

Fazit

Gestützt auf seine marktspezifischen Entwicklungsteams und eine weitreichende Marktkenntnis hat KRAIBURG TPE eine neue Reihe Thermoplastischer Elastomere geschaffen, die der zunehmenden Diversität der automobilen Fenstersysteme entgegenkommt und eine wirtschaftliche Fertigung von 2-Komponenten-Lösungen mit EPDM-Profilen ermöglicht.
Die zusammen mit Kunden sowie mit Partnern der Maschinen- und Werkzeugindustrie durchgeführten Tests zur Optimierung der Haftfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Prozessstabilität der EPDM-Haftungstechnologie unterstreichen die entschlossene Markt- und Kundenorientierung von KRAIBURG TPE. Anwendungsgerechte Materialeinstellung und Farbabmusterung sowie Verarbeitungsempfehlungen und gesicherte Produktkonsistenz von Charge zu Charge runden den kompromisslosen Kundensupport ab.
„Die Automobilindustrie ist unser größter und am stärksten wachsender Markt. Wir werden deshalb auch in Zukunft intensiv an neuen Materialien für die Automobilbranche arbeiten“, unterstreicht Franz Hinterecker von KRAIBURG TPE.
Damit ist KRAIBURG TPE bestens gerüstet, um gemeinsam mit seinen Kunden die wachsenden Marktchancen für hochwertige TPE in diesem Segment zu nutzen und die wettbewerbsfähige Umsetzung anspruchsvoller EPDM/TPE-Anwendungen zu beschleunigen.

Autoren:
Josef Neuer, Head of Product Management
Dr. Frieder Vielsack, Head of Advance Development

1 AD/EPDM/UV: AD = adhesion, EPDM = ethylene propylene diene monomer rubber, UV = UV resistance

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