Profile aus dem neuen TPE-Compound (Bild: KRAIBURG TPE GmbH & Co. KG)
16.03.2018 TPE-Technologie für direkt angespritzte Eckverbindungen und Endstücke an EPDM-Profilen
Neue TPE-Compounds mit Haftung zu Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) wurden von Kraiburg TPE vor allem für Automobilanwendungen wie Fensterlauf- und Abdichtungsprofile aus EPDM mit angespritzten Eckverbindungen und Abschlüssen aus TPE entwickelt.
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 diese Materiallösung, die im Spritzgussprozess eine Haftung zu EPDM eingeht. 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 Wärmeeinwirkung. Im Vergleich zu Wettbewerbsmaterialien bieten diese Compounds nach Bewitterungstests eine überlegene Oberflächenqualität. Die Schwerpunkte bei der Entwicklung der einzelnen Compounds setzte man auf die Haftung (TC7EAZ) und auf die Verarbeitbarkeit sowie ein geringes Fogging-Verhalten (TC7EFZ).
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 h 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 zuverlässig reproduzierbare Resultate sollten die Profilstücke möglichst zeitnah vor dem Anspritzen der TPE-Komponente geschnitten werden – je frischer der Zuschnitt, desto besser die Haftung.
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 h bei 90 °C und 120 °C) unterzogen und mittels Bewitterungstests den Umgebungsbedingungen, wie sie z.B. 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 zeichnete sich durch signifikant trockene und klebfreie Oberflächen aus.
Erhöhte Prozessstabilität bedeutet weniger Ausschuss und gilt heute als einer der wichtigsten Faktoren für wirtschaftliche 2K-Bauteile. Eine weitere Zielsetzung der Projektpartner war die Reduzierung der typischen Zykluszeit für die Fertigung von TPE-Anspritzungen an eingelegte EPDM-Werkstücke. Die neuen EPDM-Haftungscompounds 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.
