Der Werkstoff eignet sich für Funktionsteile, die hohen Temperaturen und Druckbelastungen ausgesetzt sind

ENTSCHEIDER-FACTS Für Anwender Moldflon eignet sich vor allem für Bauteile, die hohen Druckbelastungen bei gleichzeitig hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Der Werkstoff ist härter und druckstabiler als herkömmliches PTFE. Der Werkstoff ist CIP (cleaning in place)- und SIP (sterilization in place)-fähig. Die Wirkung Abrieb mindernder Füllstoffe ist deutlich höher als bei Compounds auf PTFEBasis. Für Planer Moldflon entspricht in seiner chemischen Zusammensetzung und seinen Eigenschaften PTFE, ist aber schmelzeverarbeitbar. Komplexe Bauteilgeometrien, die mit der spanenden Verarbeitung nur begrenzt zugänglich waren, können jetzt im Spritzgießverfahren realisiert werden. Der bisher bei Zerspanungsprozessen angefallene Werkstoffabfall kann auf ein Minimum reduziert werden. Der Wechsel vom Zerspanungsverfahren auf Spritzgießen ist umso wirtschaftlicher, je komplexer das herzustellende Bauteil ist.

Bei Moldflon sind der Zerspanungsabfall geringer und Prozesskosten niedriger als bei herkömmlichen PTFE

Langzeitverschleiß im Trockenlauf: Moldflon-Compounds zeigen ein besseres Abriebverhalten als typische PTFE-Compounds

Die Autoren: Katja Widmann, Technischer Vertrieb, ElringKlinger Kunststofftechnik Dr. Michael Schlipf, Entwicklungsleitung, ElringKlinger Kunststofftechnik

NEUE FREIHEITSGRADE NUTZEN

PTFE als Ingenieurwerkstoff: Moldflon erweitert Spektrum von Fluorpolymeren Dichtungen, Ventilsitze und andere Funktionsteile, die hohen Temperaturen und hohen Druckbelastungen ausgesetzt sind, werden herkömmlich aus nicht fluorierten Hochleistungs-Kunststoffen gefertigt. Ein neues Fluorpolymer läutet nun auch für diese Anwendungen das Fluorzeitalter ein.

Moldflon entspricht in seiner chemischen Zusammensetzung und seinen Eigenschaften herkömmlichem PTFE, ist im Gegensatz zu PTFE jedoch schmelzeverarbeitbar. Auf Grund der hohen Temperaturbeständigkeit erweitert der Werkstoff den Einsatzbereich für Standard-PTFE und eröffnet neue Möglichkeiten in der Formgebung beim Spritzgießen. Komplexe Bauteilgeometrien, die mit der spanenden Verarbeitung nur begrenzt zugänglich waren, können jetzt für Großserien im Spritzguss realisiert werden.

Neue Systemlösungen generieren

Bevor Formteile mit hohem Qualitätsanspruch wirtschaftlich produziert werden konnten, waren umfangreiche Untersuchungen zum Werkstoff, der Prozessführung sowie der Werkzeugtechnik notwendig. Je nach Ausgangssituation kann man sich Anwendungen auf Moldflon- Basis aus verschiedenen Richtungen nähern: Wurden bisher komplexe Geometrien nach sehr aufwändigen und teuren Zerspanungsverfahren aus PTFE hergestellt, können nun dieselben Teile durch einen einstufigen Prozess im Spritzgießverfahren problemlos hergestellt werden. Darüber hinaus kann der bisher bei Zerspanungsprozessen angefallene Werkstoffabfall auf ein Minimum reduziert werden.
Der größte Vorteil des neuen schmelzeverarbeitbaren Werkstoffs ist jedoch, dass ganz neue Systemlösungen generiert werden können, die bisher mit Fluorpolymeren, insbesondere PTFE, nicht zu realisieren waren. Inzwischen lässt sich das Spritzgießverfahren, das eine hohe Wirtschaftlichkeit bei großen Stückzahlen ermöglicht, auch auf PTFEProdukte übertragen.
Der Wechsel vom Zerspanungsverfahren auf das Spritzgießen ist umso wirtschaftlicher, je komplexer das herzustellende Bauteil ist. Für eine einfache, auch im Spritzgießen herstellbare Geometrie ist die Zerspanung bis zu einer Stückzahl von 1 000 Einheiten wirtschaftlicher. Im Gegensatz hierzu rechnet sich für komplexe Geometrien, die einen sehr aufwändigen Zerspanungsprozess erfordern, ein Wechsel zum Spritzgießen schon unter 100 Einheiten.

Rapid Prototyping – der schnelle Weg zur Serienfertigung

Bei spanend hergestellten Bauteilen müssen für die Verbindungstechnik häufig Einschnappnasen angebracht werden, um das Bauteil am Gegenstück fixieren zu können. Durch die Möglichkeit des Umspritzens entfallen aufwändige Montageprozesse – ein weiterer Faktor, die Kosten zu reduzieren.

Beim Spritzgießen von Moldflon ist darauf zu achten, dass alle schmelzeberührenden Teile in hochkorrosionsfestem Stahl ausgelegt sind.
Durch entsprechende Vorarbeit – ohne die Verwendung von spritzgegossenen Teilen – lassen sich die Entwicklungszeit und die Entwicklungskosten drastisch senken. Die Untersuchung des Werkstoffs, zum Beispiel auf Temperatur- oder chemische Beständigkeit sowie die Feinausarbeitung der Bauteilgeometrie, sollte unter Verwendung von spanend hergestellten Prototypen erfolgen. Da Moldflon eine modifizierte PTFE-Variante ist, kommen dafür alle herkömmlichen in der PTFE-Verarbeitung eingesetzten Zerspanungsverfahren in Frage. Werkstoffeigenschaften, die unabhängig vom Fertigungsprozess sind, können somit vorab kostengünstig geprüft werden. Erst nach Klärung dieser Voraussetzungen sollte auf den Einsatz von Spritzgießmaschinen umgestiegen werden.

Geringer Kaltfluss ist Voraussetzung für neue Anwendungspotenziale

Ungefülltes Moldflon erweitert das bisher für PTFE oder modifiziertes PTFE bekannte Anwendungsspektrum in verschiedene Richtungen und ermöglicht den Zugang in Bereiche, die bisher nicht fluorierten Hochleistungs-Thermoplasten mit höheren Festigkeitswerten vorbehalten waren. Dazu zählen insbesondere Anwendungen, bei denen Bauteile hohen Druckbelastungen bei gleichzeitig hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Hierzu gehören zum Beispiel Dichtungen und Ventilsitze.
Basis für diese neuen Anwendungspotenziale ist der geringe Kaltfluss des neuen Werkstoffes, der nur noch ein Viertel des Werts für herkömmliches PTFE aufweist. Selbst im Vergleich zu hochgefüllten Compounds auf Basis von modifiziertem PTFE erweist sich Mold - flon als härter und druckstabiler. Dieser Vorteil kann genutzt werden, ohne die für Füllstoffe typischen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. So findet Moldflon für Anwendungen mit Lebensmittelund Trinkwasserkontakt oder in Gegenwart von gasförmigem oder flüssigem Sauerstoff Einsatz. Insbesondere in der Lebensmittelindustrie, der Pharmazie oder der Biotechnologie fordert der Endanwender zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit die Möglichkeit der problemlosen Reinigbarkeit vor Ort ohne vorherige Zerlegung. Bauteile aus Moldflon sind durch ihre glatten Oberflächen, die hohe Antiadhäsivität des Werkstoffs sowie der hohen Resistenz gegenüber Wasser, Dampf und Reinigungschemikalien CIP (cleaning in place)- und SIP (sterilization in place)-fähig.

Verbessertes Abriebverhalten

Der ohnehin schon geringe Kaltfluss des Werkstoffs lässt sich durch den Zusatz geeigneter Füllstoffe noch weiter optimieren. Darüber hinaus bewirkt dies neben einer weiteren Erhöhung der Druckstabilität auch die Verbesserung des Abriebverhaltens. Am Beispiel von Kohlefaser- Compounds lässt sich zeigen, dass die Abrieb mindernde Wirkung des Füllstoffes deutlich höher ist als bei entsprechenden Compounds auf Basis von PTFE.
Die Besonderheit der Thermoplastverarbeitung ermöglicht es dem Entwickler, hinsichtlich der Füllstoffverteilung sehr homogene PTFE-Compounds herzustellen. Da außerdem die von anderen Fluorthermoplasten bekannte erhöhte Reaktivität zwischen Matrixwerkstoff und Füllstoff deutlich reduziert wurde, können nun auch Compounds hergestellt werden, die auf der Basis eines thermoplastisch verarbeitbaren Fluorpolymeres bish er nicht möglich waren.

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