Csatlakoztassa szilárdan és korrózióállóan a műanyagot és a fémet
A fém és a műanyag közötti biztonságos, közeg- és korrózióálló kapcsolat egyre nagyobb jelentőséggel bír, különösen a könnyű kivitelezésben. (Kép forrása: Akro-Plastic)
A hibrid alkatrészek különösen elterjedtek az autóiparban, mivel ideális esetben ötvözik a felhasznált anyagok pozitív tulajdonságait, és lehetőséget nyújtanak a súlycsökkentésre is. A hőre lágyuló és szerves lemezek vagy UD szalagok (egyirányú szalagok) kombinációjából készült tiszta műanyag megoldások mellett különösen hibrid alkatrészek, amelyekben a fém alkatrészeket műanyaggal formázzák, manapság számos alkalmazásban szilárd helyet foglalnak el.
Ezek az alkatrészek nagyon gyakran hajlító terheléseknek vannak kitéve. A külső rétegeknek el kell viselniük a legnagyobb terhelést, míg a semleges szál tehermentes marad. Ezért megpróbálják az alkatrészt a lehető legmerevebbre tervezni az élrétegekben. A teljesen műanyagból készült alkatrészek esetében a konstrukció csak az élrétegek megvastagításával vagy bordázásával érhető el, és így nagyobb helyet foglal el.
Csatlakoztassa a műanyagot és a fémet
Helytakarékosabb módszer a hibrid alkatrészek gyártása fémből és műanyagból. A fém nagy merevséget biztosít az élrétegben, és a műanyag alacsony sűrűségével hozzájárul a súly jelentős csökkenéséhez, és szívósságának köszönhetően átviszi az alkatrészbe bevezetett nyírást - feltéve, hogy az anyagkombináció optimálisan kapcsolódik.
Míg az egész folyamat jól elsajátított a gyártástechnológia szempontjából, a gyenge pont továbbra is a műanyag és a fém közötti kapcsolat marad. Ha a műanyag-fém kompozit hosszabb távon nagyobb szilárdságot érne el, akkor nem csak további alkalmazási területek nyithatók meg, hanem a meglévő alkatrészek előnyei is felhasználhatók.
A plazma nano bevonat jobb tapadást biztosít
A műanyag és a fém közötti tapadás megteremtésének alapgondolata nem új keletű. Két megállapított eljárás létezik:
A hagyományos eljárás során egy tapadást elősegítő anyagot alkalmaznak porbevonási eljárásban, hogy az előkezelt fém tapadást alakíthasson ki a különféle műanyagokhoz. Szobahőmérsékleten legfeljebb 12 MPa erősség érhető el.
A plazma fúvóka alkalmazza az elődöt. (Kép forrása: Akro-Plastic)
A második eljárásban, a Nano Molding Technology (NMT) során a fém felületét megfelelő savval marják, így kis "kráterek" keletkeznek. Ezeket aztán könnyen folyó hőre lágyuló vegyületekkel töltik meg, amelyek mechanikusan kötik a műanyagot és a fémet. Ezzel akár 30 MPa szilárdsági érték is elérhető, de az anyagválasztás nagyon korlátozott.
Több mint 20 évvel ezelőtt a Westfalia állambeli Steinhagentől származó Plasmatreat vállalat a plazmafúvókák kifejlesztésével és az Openair plazmatechnika feltalálásával az ipari termelésben atmoszférikus nyomású plazmával előkezelte a felületet. Körülbelül 10 évvel később, a Plasmaplus technológia kifejlesztésével, a vállalatnak sikerült a világ első sorozatú funkcionális plazma nano bevonatainak alkalmazása normál nyomás alatt. Ennek a technológiának a célzott továbbfejlesztése olyan új alkalmazásokat eredményezett, mint a plazmazáró (PST) folyamat. Lehetővé teszi a műanyag és a fém összekapcsolását, a szokásos eljárásokhoz képest lényegesen nagyobb szilárdsággal és szivárgással.
Az prekurzor plazmapolimerizációja
Az első lépésben a fém felületét finoman megtisztítják Openair plazmával, majd - egy második plazma fúvókával - a PST folyamatban egy speciálisan kiválasztott prekurzor plazma polimerizációjával tapadást elősegítő és korrózióvédő réteggel látják el (lásd 1. ábra).
A vizsgálati létesítmény a műanyagfeldolgozás kompetencia központjában Niederzissenben (forrás: Akro-Plastic)
A felhasznált prekurzortól függően a réteg különböző kémiai szerkezetű lehet, ezért alkalmazkodhat az alkalmazás-specifikus követelményekhez. Mivel ehhez mind a plazmafolyamatból, mind a műanyagtechnológiából know-how szükséges, a vállalat együttműködést kezdett az Akro-Plastic-nal, a Rajna-vidék-Pfalz niederzisseni műszaki műanyagok gyártásával. Ennek az együttműködésnek az a célja, hogy pontosan megvizsgálhassa az prekurzorok és a műanyag vegyületek hatását a műanyag-fém kapcsolat tartósságára. Ennek érdekében az összetevő egy komplett gyártási cellát telepített a hibrid alkatrészek számára, amely egy Sumitomo SHI Demag fröccsöntő gépből, a Plasmatreat kulcsrakész PST rendszeréből és két Kuka robotból állt. A rendszert integrálták a niederzisseni telephelyen meglévő műanyag-feldolgozási kompetenciaközpontba (lásd 2. ábra).