Eine Übersicht über thermoplastische Additive

Thermoplaste sind Kunststoffpolymere mit niedrigen Schmelzpunkten, die beim Erhitzen schmelzen, beim Abkühlen fest werden und nach dem Aushärten wieder geschmolzen werden können, ohne die physikalische Integrität des Materials zu beeinträchtigen. Thermoplaste sind stark und dennoch flexibel, schrumpffest und stoßdämpfend und einfach zu verwenden, da keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Zu den gängigen Anwendungen gehören das Prototyping und eine breite Palette von Konsumgütern wie Müllbeutel, Kochgeschirr, Kinderspielzeug und sogar Autoteile.

Thermoplaste besitzen natürlich viele vorteilhafte chemische und mechanische Eigenschaften, aber manchmal möchten Ingenieure diese Eigenschaften auf die nächste Stufe heben oder dem Kunststoff neue Eigenschaften verleihen, wie z. B. höhere Festigkeit oder Biokompatibilität. Hier kommen Additive und Füllstoffe ins Spiel. Hier finden Sie alles, was Sie über die gängigsten thermoplastischen Additive und Füllstoffe wissen müssen, sowie wichtige Überlegungen für Ingenieure.

Wie wirken Füll- und Zusatzstoffe?

Nahezu alle heute auf dem Markt befindlichen Kunststoffprodukte – von Sportgeräten über synthetische Stoßfänger an Autos bis hin zu subkutanen Spritzen – sind Kombinationen aus einem Basispolymer und einem Additiv. Ohne Zusatzstoffe würde selbst das fortschrittlichste Kunststoffpolymer nicht so gut funktionieren, wie es könnte. Die zusätzlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften von Additiven machen Kunststoffe sauberer, sicherer und stärker. Hersteller können auch Zusatzstoffe verwenden, um die Lebensdauer ihrer Teile zu verlängern, ohne die Kosten in die Höhe zu treiben.

Füllstoffe bieten nicht nur zusätzliche Eigenschaften, sondern senken auch die Rohstoffkosten, indem sie den Harzverbrauch senken.

Gebräuchliche thermoplastische Additive und Füllstoffe

Für praktisch jede chemische oder mechanische Eigenschaft, die ein Ingenieur erreichen möchte, gibt es ein Additiv oder einen Füllstoff. Hier sind vier der gängigsten Additive und Füllstoffe auf dem heutigen Markt:

Glasfasern

Glasfasern sind die am weitesten verbreitete Art von thermoplastischen Additiven, die für das Spritzgießen verwendet werden. Glasfasern verbessern die Festigkeit und Steifigkeit des Kunststoffs, dem sie zugesetzt werden, erheblich, aber die Fasern machen den Kunststoff auch spröder. Daher werden Glasfasern nur für Anwendungen empfohlen, bei denen das Teil keiner hohen Stoßbelastung oder Durchbiegung standhalten muss.

Das Hinzufügen von Glasfasern zu einem thermoplastischen Harz wirkt sich jedoch auf verschiedene Weise auf den Form- und Designprozess aus. Beispielsweise können Glasfasern die Schrumpfrate des Basisharzes einschränken, was ein nichtlineares Schrumpfmuster erzeugt und das Risiko von Verwerfungen erhöht. Wenn Harze ungleichmäßig schrumpfen, können Löcher, unvorhergesehene Änderungen des Flusses und der Form sowie Änderungen der Wanddicke auftreten. Ingenieure müssen diese Risiken berücksichtigen, wenn sie Glasfasern in Betracht ziehen.

Keramische Füllstoffe

Keramische Füllstoffe können einem Thermoplast zugesetzt werden, um das Teil hitzebeständiger zu machen. Keramische Füllstoffe ähneln Glasfasern insofern, als sie beide einem Teil Festigkeit verleihen – leider haben sie die gleichen Einschränkungen. Teile mit keramischen Füllstoffen können spröde sein und sind anfälliger für Abplatzungen oder Risse beim Aufprall.

Beim Einsatz von keramischen Füllstoffen und Glasfasern spielen Faserorientierung und -form eine wichtige Rolle. Fasern, Flocken, Pulver und Perlen haben alle unterschiedliche Abmessungen und können daher bestimmte Eigenschaften des Teils beeinflussen.

Beispielsweise sind Sicken gleichmäßig, stapelbar und erhöhen die Wärmeformbeständigkeit des Thermoplasten. Außerdem minimieren Kügelchen den Einfluss von internen Stressoren, die durch den Füllstoff verursacht werden. Leider erhöhen Perlen die Festigkeit eines Materials nicht sehr. Sobald Ingenieure das am besten geeignete Additiv- oder Füllmaterial für ihre Anforderungen ausgewählt haben, müssen sie auch die Form dieses Füll- oder Additivs berücksichtigen.

Verdickungsmittel

Ingenieure fügen flüssigen Polymeren auf Harzbasis häufig Verdickungsmittel hinzu, um sie viskoser zu machen. Die meisten Verdickungsadditive stammen aus Gruppen von salzbildenden oder hydrophilen Polymeren, weil sie dreidimensionale Bindungen bilden, die die Bewegung des Kunststoffs bei niedrigen Schergeschwindigkeiten verlangsamen. Verdickungsmittel sind in Klebstoffen, Dichtungsmitteln, Beschichtungen und einigen Körperpflegeprodukten enthalten.

Antioxidantien

Wenn ein Polymer mit Sauerstoff reagiert, kann das Material seine Festigkeit und Dehnung verlieren. Außerdem kann Oxidation zu Verfärbungen und Rissen in der Oberflächenbeschaffenheit des Teils führen. Thermoplasten werden Antioxidantien zugesetzt, um Oxidation zu verhindern und den Abbau in Gegenwart von übermäßiger Hitze, Ozon und Strahlung zu verlangsamen. Antioxidantien schützen das Teil auch vor freien Radikalen und UV-Licht, was es ideal für Anwendungen macht, bei denen das Teil mit potenziell schädlichen Wetterbedingungen in Kontakt kommt.

Starten Sie mit thermoplastischen Additiven

Thermoplastische Additive und Füllstoffe sind ein wesentlicher Bestandteil des Repertoires jedes Herstellers von Kunststoffteilen, und ihre Vielseitigkeit macht sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungsfällen. Glasfasern, keramische Füllstoffe, Antioxidantien und Verdickungsmittel sind jedoch nur der Anfang. Diese Übersicht umfasst keine anderen Kategorien von Zusatzstoffen wie antimikrobielle Mittel, Schlagzähigkeitsverbesserer, Weichmacher, Lichtstabilisatoren und mehr. Ingenieure und Produktteams müssen den Materialauswahlprozess mit klaren Anforderungen für ihr Projekt beginnen, um zu bestimmen, welche Zusatzstoffe oder Füllstoffe sie aus der breiten Palette kommerziell verfügbarer Optionen auswählen sollten.

Die Wahl des richtigen thermoplastischen Additivs oder Füllstoffs für ein bevorstehendes Projekt wird mit einem vertrauenswürdigen Fertigungspartner wie Fast Radius viel einfacher. Wir unterstützen unsere Partner mit Leidenschaft bei der Innovation – und das beginnt mit der intelligenten Materialauswahl. Unser erfahrenes Team aus Ingenieuren, Designern und Fertigungsexperten verfügt über jahrelange Erfahrung, die sich in erstklassigen Beratungsleistungen niederschlägt. Kontaktieren Sie uns noch heute, um loszulegen.

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