Mocom opracowuje TPV do dwukomponentowych wyrobów z PA12

Dobór materiału w technicznych elementach z tworzyw sztucznych wpływa na funkcjonalność, niezawodność produkcji i efektywność kosztową. Dotyczy to również zastosowań dwukomponentowych, w których łączy się materiały twarde i miękkie. W uszczelnieniach, złączach przewodów, systemach szybkozłączy, elementach dotykowych i innych funkcjonalnych elementach miękkich kluczowym wyzwaniem technicznym jest uzyskanie niezawodnego połączenia części z PA12 z elastomerem. „Integracja funkcji, innymi słowy, łączenie profili właściwości w celu spełnienia różnych wymagań technicznych w jednym produkcie, a także potencjalne uproszczenie procesu pomagają zoptymalizować koszt całego elementu”, wyjaśnia dr Stefan Zepnik, dyrektor Technical Service Center w Mocom.

PA12 jest stosowany w wymagających aplikacjach w branży motoryzacyjnej, elektrycznej i elektronicznej oraz w sektorze sportu i rekreacji. Wraz z coraz szerszym wykorzystaniem tworzyw sztucznych w produktach o wysokich wymaganiach technicznych rosną również wymagania stawiane połączeniom materiałowym. W częściach na bazie PA12 elastomery są często obtryskiwane w celu zapewnienia szczelności, elastyczności lub określonych właściwości dotykowych. Wybór miękkiego komponentu wpływa zarówno na właściwości gotowej części, jak i na proces produkcyjny. Istotne wymagania obejmują niezawodną adhezję między komponentem twardym i miękkim, stabilne i efektywne kosztowo przetwórstwo, długotrwałe właściwości użytkowe oraz, w coraz większym stopniu, możliwość recyklingu.

Wyzwania w przetwórstwie silikonu i TPU

Silikony i termoplastyczne poliuretany są tradycyjnie stosowane jako miękkie komponenty w wielu dwukomponentowych aplikacjach PA12. Chociaż obie grupy materiałów mają ugruntowane właściwości, mogą powodować określone trudności w przetwórstwie.

W przypadku zastosowania silikonu jako miękkiego komponentu wulkanizacja może zwiększać liczbę etapów produkcji lub wydłużać czasy cyklu w dwukomponentowym formowaniu wtryskowym. Znacząco ogranicza również możliwość recyklingu. Silikon i PA12 wykazują bardzo ograniczoną naturalną kompatybilność, dlatego zależnie od zastosowania mogą być wymagane środki zwiększające adhezję, obróbka wstępna lub kotwienie mechaniczne.

Zastosowanie TPU jako miękkiego komponentu może także nakładać szczególne wymagania na przetwórstwo dwukomponentowe. Obejmują one staranną kontrolę procesu ze względu na wrażliwość materiału na wilgoć oraz potencjalne problemy związane z wyjmowaniem wypraski i konstrukcją formy. Zależnie od aplikacji mogą być również potrzebne dodatkowe działania zapewniające niezawodną adhezję TPU do PA12.

„Dobre właściwości uszczelniające, adhezja do PA12-GF30 oraz bardzo dobra odporność na płyn chłodzący (woda/glikol) określiły wymagania dotyczące opracowania nowego materiału”, mówi Zepnik.

TPV zaprojektowany pod kątem adhezji do PA12

Mocom rozszerzył portfolio o Alfater XL A70I 4PA1210, termoplastyczny wulkanizat opracowany specjalnie pod kątem adhezji do PA12. Materiał zoptymalizowano do stosowania z niewzmocnionym PA12 oraz PA12 wzmacnianym włóknem szklanym lub węglowym, co umożliwia wykonywanie technicznych połączeń twardy-miękki.

TPV jest przeznaczony do bezpośredniego dwukomponentowego obtrysku PA12, bez dodatkowego nakładania podkładów lub systemów klejowych. Według Mocom nie wymaga specjalnych powłok formy ani konstrukcji formy, które mogą być konieczne w niektórych zastosowaniach TPU.

W porównaniu z rozwiązaniami na bazie silikonu przetwórstwo nie wymaga złożonej technologii formy, szczególnej regulacji jej temperatury, oddzielnej wulkanizacji ani obróbki końcowej. Rezygnacja z podkładu lub systemu klejowego eliminuje również jeden etap procesu.

Długotrwałe właściwości mechaniczne i uszczelniające

Alfater XL A70I 4PA1210 ma twardość 70 Shore'a A i niski stopień trwałego odkształcenia po ściskaniu, także przy długotrwałym obciążeniu. Właściwości te są przeznaczone dla elementów wymagających trwałej szczelności i stabilnych parametrów mechanicznych.

Materiał zachowuje stabilny profil właściwości po starzeniu cieplnym oraz po ekspozycji na płyn chłodzący na bazie wody i glikolu. Po 1000 godzinach w temperaturze 100°C twardość Shore'a zmienia się tylko nieznacznie, natomiast wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu pozostają na wysokim poziomie.

Zastosowania w motoryzacji, elektronice i sprzęcie sportowym

Potencjalne zastosowania materiału obejmują elementy rowerowe oraz uszczelnienia samochodowe, złącza przewodów i systemy szybkozłączy. „Dzięki tym nowym rozwiązaniom wielomateriałowym oferujemy rozwiązania z jednego źródła, takie jak WIC PA12 połączony z miękkim komponentem zoptymalizowanym pod kątem adhezji do PA12”, mówi Zepnik. „Rozszerza to nasze portfolio compoundów do zastosowań w samochodach elektrycznych zasilanych akumulatorowo o obiegi chłodzenia z uszczelnieniami i złączami, a także wielowarstwowe przewody płynu chłodzącego”.

Kolejne zastosowania w sektorze elektrycznym i elektronicznym obejmują złącza, obudowy i przełączniki. Połączenie TPV z nowo opracowanymi lekkimi compoundami WIC PA12 jest również przeznaczone do wymagających produktów dwukomponentowych, w tym wytrzymałych i lekkich wyrobów sportowych i rekreacyjnych, takich jak wiązania narciarskie.

Według Mocom niska absorpcja wilgoci, wysoka udarność i mała gęstość WIC PA12 pomagają zachować właściwości mechaniczne i stabilność wymiarową w zmiennych warunkach klimatycznych oraz w niskich temperaturach. Połączenie materiałów ma zapewnić inżynierom i projektantom dodatkowe możliwości podczas opracowywania dwukomponentowych części z PA12.