VESTAMID® E - Polyamid 12-Elastomere von Evonik...6 7 N = Nicht-Bruch, C = vollständiger Bruch; *)...

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VESTAMID® E Polyamid 12-Elastomere

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VESTAMID® EPolyamid 12-Elastomere

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Inhalt

Einleitung ................................................................................. 4

1.0 Übersicht über die PA 12-Elastomer-Formmassen, ihre Eigenschaften und Anwendungen ....................................... 5

1.1 Nomenklatur ............................................................................. 5

1.2 Zulassungen .............................................................................. 5

1.3 Lieferform und Einfärbung ........................................................ 7

1.4 Verarbeitung von PA 12-Elastomeren ....................................... 7

2.0 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von PA 12-Elastomeren ........ 8

3.0 Mechanische Eigenschaften ....................................................... 12

3.1 Härte und Festigkeiten .............................................................. 12

3.2 Temperaturabhängigkeit ............................................................ 12

3.3 Zeitstandfestigkeit ..................................................................... 14

3.4 Druckverformungsrest ............................................................... 15

4.0 Abriebverhalten ........................................................................ 16

5.0 Überspritzen und Verkleben ...................................................... 16

6.0 Bedruckbarkeit .......................................................................... 17

7.0 Chemikalien- und Lösemittelbeständigkeit ................................. 20

8.0 Wichtige Eigenschaften von PA 12-Elastomeren ........................ 22

Evonik, der kreative Industriekonzern aus Deutschland, ist eines der weltweit führenden Unternehmen der Spezialchemie. Die Aktivitäten des Konzerns sind auf die wichtigen Megatrends Gesundheit und Ernährung, Ressourceneffizienz sowie Globalisierung konzentriert. Evonik ist in mehr als 100 Ländern der Welt aktiv.

Zusammen mit den Geschäftsgebieten Acrylic Monomers und Acrylic Polymers gehört das Geschäftsgebiet High Performance Polymers zum Geschäftsbereich Performance Polymers. Es stellt maßgeschnei-derte Produkte, Systeme und Halbzeuge her, die auf Hochleistungs-polymeren basieren. Unsere Kunststoffe haben sich seit 40 Jahren im Automobil bau, der Kommunikations- und Elektrotechnik, im Maschinen- und Apparatebau und dem Sport- und Freizeitbereich bewährt.

Evonik. Kraft für Neues.

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Einleitung 1.0 Übersicht über die PA 12-Elastomer-Formmassen und ihre Anwendungen

Das Geschäftsgebiet High PerformancePolymers der Evonik stellt eine Reihe von Polyamiden her, die unter dem Markennamen VESTAMID® vertrieben werden. Die vorliegende Broschüre be-schreibt die PA 12-Elastomere (PEBA, Polyetherblockamid, gemäß ISO 1043, Teil 1).

Die PA 12-Elastomere gehören als wich-tigste Untergruppe der Polyamid-Elasto-mere zu der immer bedeutender wer-denden Werkstoffklasse der thermo-plastischen Elastomere (TPE). Auf Grund ihrer herausragenden Eigenschaften sind sie in vielen Anwendungen unverzicht-bar.

Die PA 12-Elastomere sind Blockcopoly-mere aus PA 12-Segmenten und Poly-ether-Segmenten. PA 12-reiche Pro-dukte zeigen die wesentlichen Eigen-schaften von PA 12, während sich mit zunehmendem Polyether-Gehalt der Elastomercharakter ausprägt: Die Poly-mere werden biegsamer undkälteschlagzäher.

Gegenüber konkurrierenden thermoplas-tischen Elastomeren zeichnen sich die

PA 12-Elastomere durch folgendeEigenschaften besonders aus:

• Sie besitzen eine niedrige Dichte.• Sie sind gut chemikalien- und lösemittelbeständig.• Sie sind leicht zu verarbeiten und einzufärben sowie leicht zu überspritzen.• Sie sind durch Thermodiffusionsdruck exzellent dekorierbar.• Sie sind außerordentlich kälte- schlagzäh.• Ihre Härte und Flexibilität ist in einem weiten Bereich variierbar.• Sie besitzen hohe Elastizität und ein gutes Rückstellverhalten.• Ihre mechanischen Eigenschaften sind nur wenig temperaturabhängig.• Sie sind frei von flüchtigen oder migrierenden Weichmachern.

Die angebotenen PA 12-Elastomer-Formmassen sind sowohl für Präzisions-spritzguss geeignet als auch für an-spruchsvolle Extrusionsverarbeitung einsetzbar, beispielsweise zur Fertigung von Rohren und Folien. Je nach Anfor-derungen liefern wir sie unstabilisiert oder wärme- und lichtstabilisiert.

Die VESTAMID® Formmassen erfüllen wie alle Hochleistungskunststoffe des Geschäftsgebietes High PerformancePolymers höchste Qualitätsansprüche. Unser System zur Qualitätssicherung ist nach ISO 9001 zertifiziert. UnsereKunden haben es in vielen Auditshervorragend beurteilt.

1.1 Nomenklatur

Die PA 12-Elastomere haben innerhalb der VESTAMID® Produktgruppe eigen-ständige Bezeichnungen, die zwischen Verkaufsprodukten und Entwicklungs-produkten unterscheiden. Bei Verkaufs-produkten sind Rezeptur und Herstellver-fahren nach umfangreichen Erfahrungen endgültig festgelegt worden. Bei Ent-wicklungsprodukten ist die Erprobungs-phase im Markt nicht abgeschlossen. Ihre Zusammensetzung und Fertigung kann noch modifiziert werden, wobei wir großen Wert auf die Kooperation mit unseren Kunden legen.

Die Bezeichnung der PA 12-Elastomer-Verkaufsprodukte beginnt mit der MarkeVESTAMID® gefolgt von dem Groß-buchstaben E für Elastomere und einer zweistelligen Zahl, die die Shore-Härte D des Produkts angibt.Beispiel: VESTAMID® E47.

Auf weitere Rezepturbestandteile undEigenschaften wird durch Großbuchsta-ben und Ziffern hingewiesen, die mit Bindestrich angehängt sind:

• S1 Formmasse ist stabilisiert gegen Hitze

• S3 Formmasse ist stabilisiert gegen Hitze und Licht (UV)

• S4 Formmasse ist stabilisiert gegen Hitze und Licht (UV)

Weitere PEBA-haltige Produkte sind gekennzeichnet durch den MarkennamenVESTAMID® und ein X oder EX gefolgt von einer vierstelligen Zahl, die keiner-lei Hinweise auf die Modifizierung der Formmasse zulässt.Beispiel: VESTAMID® EX9200.

1.2 Zulassungen

S1-stabilisierte VESTAMID® E-Form-massen können unter Beachtung von Migrationsgrenzwerten im Kontakt mit Lebensmitteln eingesetzt werden. Ihre Monomere und Additive sind in der Ver-ordnung (EU) 10/2011 positiv gelistet, erfüllen jedoch nicht die Anforderungen der FDA.

Spezielle Anfragen beantworten Ihnen die angegebenen Ansprechpartner in Zusammenarbeit mit der zuständigen Abteilung Environment, Health & Safety.

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N = Nicht-Bruch, C = vollständiger Bruch; *) nicht kommerziell verfügbar

VESTAMID® E mit Shore-Härte D (ISO 868)

Eigenschaften Testmethode Einheit 30*) 40 47 55 62 72 (PA 12)

Dichte bei 23 °C ISO 1183 g/cm3 1,01 1,01 1,02 1,03 1,03 1,01

Zug-Modul ISO 527 -1/-2 MPa 45 85 115 240 360 1500

CHARPY-Kerbschlagzähigkeitbei -30 °C ISO 179/1eA kJ/mm2 N N N 22 C 8 C 6 C

Vicat-ErweichungstemperaturVerfahren A/10 N ISO 306 °C 90 125 140 160 165 174

VESTAMID® stabilisiert gegen Shore-Härte D*) typische Anwendungen

E40-S3 Hitze und Licht 40geräuschfreie Getriebe, Dichtungen, Funktionselemente an Sportschuhen, Verar-beitungshilfsmittel bei der Extrusion von thermoplastischen Polyurethanen, Folien

E47-S1E47-S3

HitzeHitze und Licht 47

Sportschuhsohlen, Verpackungsfolien, griffige Oberflächen,Sportbrillen, Schutzbrillen

E55-S1E55-S3

HitzeHitze und Licht 55

Skischuhteile, Sportschuhsohlen, Pneumatikleitungen, Rollen,technische Folien

E58-S4 Hitze und Licht 58 Spezialtyp für transparente Sportschuhsohlen

E62-S1E62-S3

HitzeHitze und Licht 62 Skistiefel, geräuschlose Getriebe, Förderbänder

EX9200 Hitze und Licht 68 Dekorations- und Schutzfolien

PA 12-Formmassen und ihre typischen Anwendungen

*) nach ISO 868

Wichtige Eigenschaften von PA 12-Elastomeren verschiedener Härte verglichen mit PA 12

1.3 Lieferform und Einfärbung

VESTAMID® E-Formmassen werden als trockenes, verarbeitungsfertiges Granulat in feuchtigkeitsdichten Säcken mit 25 kg Füllung geliefert. Nach beidseitiger Übereinkunft liefern wir VESTAMID® E auch in Oktabins mit 1000 kg Fassungs-vermögen. Aus einem gerade geöffneten Gebinde können die Formmassen ohne weitere Vortrocknung sofort verarbeitet werden. Die Lagerungsdauer von unge-öffneten Gebinden ist bei üblichen La-gerbedingungen nahezu unbegrenzt, wenn die Verpackung nicht beschädigt ist.

Wie alle teilkristallinen Polyamide ist auch VESTAMID® farblos in der Schmelze und weißlich-opak im festen Zustand (naturfarben). Das gleiche gilt für die PA 12-Elastomere. Folien bis ei-nige hundert Mikrometer Dicke sind al-lerdings noch so transparent, dass sie beispielsweise für rückseitig bedruckte Dekorfolien zum Einsatz kommen.

Die meisten Formmassen werden ent-weder naturfarben oder schwarz gelie-fert. Andere zeigen eine durch die ver-wendeten Additive hervorgerufene spezifische Farbe. Bei entsprechenden Auftragsgrößen sind speziell eingefärbte Formmassen lieferbar. Blei und Cad-mium enthaltende Farbmittel werden grundsätzlich nicht eingesetzt.

VESTAMID® E-Formmassen können auch während der Verarbeitung einge-färbt werden. Hier sollten bevorzugt Masterbatches auf Basis PA 12 verwen-det werden. Die Trockeneinfärbung mit feingepulverten Farbmitteln ist ebenfalls möglich, aber unbequem; eine pneuma-tische Förderung des Granulats ist dann ausgeschlossen. Die Verwendung von Farbpasten auf “neutraler” Basis (z. B.Polyethylen) kann zu Unverträglichkei-ten mit der VESTAMID® E-Formmasse und schließlich zu Fehlstellen und Inho-mogenitäten führen. Daher sollte die Verträglichkeit der Farbpaste unbedingt vorab geprüft werden.

1.4 Verarbeitung von PA 12-Elasto-merenVESTAMID® E-Formmassen können auf allen für Polyamide geeigneten Spritz-gieß- und Extrusionsmaschinen verarbei-tet werden. Bei sachgemäßer Verarbei-tung entstehen keine gesundheits-gefährdenden Nebenprodukte. Wie bei der Verarbeitung von Thermoplasten all-gemein üblich sollte auf eine ausrei-chende Belüftung der Fertigungshalle geachtet werden.

Bei der Verarbeitung von VESTAMID® E-Formmassen muss der Feuchtigkeits-gehalt unter 0,1 Gewichtsprozent lie-gen. Die Trocknung des Granulats ist nur dann erforderlich, wenn die Verpa-ckung beschädigt ist oder für eine län-gere Zeit (mehr als zwei Stunden) ge-öffnet war. In diesen Fällen sollten die Formmassen vier bis zwölf Stunden bei 80 bis 100 °C, vorzugsweise in einem Trockenlufttrockner, getrocknet werden. Die Säcke sollten vor der Verarbeitung etwa einen Tag bei Umgebungstempera-tur der Maschine lagern, um Kondensa-tion von Feuchtigkeit auf dem Granulat zu vermeiden.

VESTAMID® E ist wie die meisten Poly-mere nur mit sehr wenigen anderen Kunststoffen mischbar. Deshalb sind alle Maschinen vor der Verarbeitung grund-sätzlich zu reinigen. Für die Reinigung wird HDPE oder PP empfohlen. Beson-ders geeignet ist Talkum-gefülltes PP.

Empfehlungen für Verarbeitungs- und Formtemperaturen

VESTAMID® Schmelztemperatur in °C Formtemperatur in °C

E40-S3 170 – 210 20 – 40

E47-S1/S3 180 – 220 20 – 40

E55-S1/S3 190 – 230 20 – 40

E58-S4 190 – 230 20 – 40

E62-S1/S3 190 – 230 20 – 40

EX9200 200 – 240 20 – 40

Weitere Eigenschaften der VESTAMID® Elastomere sowie Werkstoffinforma-tionen über die anderen Produkte des Geschäftsgebiets High Performance Polymers sind in der Kunststoffdaten-bank Campus® enthalten, die regelmäßig aktualisiert wird. Sie finden Campus® im Internet unter www.campusplastics.com/campus/producers oder unterwww.vestamid.de > Produkte & Dienst-leistungen.

Campus® ist eine eingetragene Marke der CWF GmbH/Frankfurt (Main).

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Eine detaillierte Untersuchung derPhasenmorphologie zeigt, dass bei allen Zusammensetzungen die Matrix der PA 12-Elastomere aus einer hartblock-reichen Mischphase aus PA 12 und Po-lyetherblöcken besteht. Bei PA 12-rei-chen Produkten kristallisieren die Hart-blöcke wie in reinem PA 12 in Form von Lamellen mit einer sphärolithischen Überstruktur und bilden eine zweite kontinuierliche Phase. Diese kristalline Überstruktur geht bei den Produkten mit

geringeren PA 12-Anteilen verloren. Es gibt dann nur noch Ansätze von Sphäro-lithen oder Einzellamellen.

Die kristallinen Überstrukturen machen den besonderen Unterschied zu anderen teilkristallinen thermoplastischen Elasto-meren aus und sind verantwortlich füreinige herausragende mechanische Ei-genschaften – unter anderem geringe Temperaturabhängigkeit, hohe Elastizität und gutes Rückstellverhalten.

Bei der Herstellung von PA 12-Elasto-meren wird Laurinlactam, das Monomer von PA 12, in Gegenwart eines Poly-etherdiols und einer Dicarbonsäure als Regler polykondensiert. Dabei entsteht ein Multiblockcopolymer aus Polyether- und PA 12-Blöcken:

Die Polyether-Sequenzen bezeichnet man wegen ihrer sehr niedrigen Glas-übergangstemperatur gerne als Weich-blöcke und die kristallisationsfähigen PA 12-Sequenzen als Hartblöcke. Die bei-den Blöcke sind eigentlich völlig unver-

träglich. Die chemische Verknüpfung der Blöcke durch die Esterbindung verhin-dert jedoch eine Entmischung.

Die Blockzusammensetzung und die Blocklängen können in weiten Grenzen variiert werden, so dass sehr unter-schiedliche Produkte entstehen.

Die Abbildung zeigt Spannungs-Deh-nungs-Diagramme aus Zugversuchen an PA 12-Elastomeren verschiedener Zu-sammensetzung. PA 12-reiche Elasto-mere zeigen das typische Verhalten ei-nes teilkristallinen Thermoplasten mit ausgeprägter Streckgrenze. Mit steigen-dem Polyether-Gehalt findet ein Über-gang zu reinelastomerem Verhalten statt.

2.0 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von PA 12-Elastomeren

[ (Polyether)x -Esterbindung- (PA 12)y ]nPoly Ether Block Amid = PEBA

Abbildung 2: Aufnahme eines PA 12-reichen Elastomers mit dem Trans-missions-Elektronenmikroskop

Abbildung 3: Aufnahme eines Polyte-trahydrofuranreichen PA 12-Elasto-mers mit dem Transmissions-Elektro-nenmikroskop

50

40

30

20

10

00 4020 8060 100 120 140 160 180

Span

nung

[MPa

]

Dehnung [%] Gew.% PA12

10085

77

64

47

40

28

Die Morphologie der PA 12-Elastomere wird demnach durch drei wesentliche Phasen charakterisiert: Eine kristalline Phase von lamellar kristallisiertem PA 12, deren Schmelzübergangstemperatur gegenüber reinem PA 12 zu tieferen Temperaturen verschoben ist (Abbildung 4). Zwischen den Lamellen aus kristalli-sierten PA 12-Blöcken befindet sich die amorphe Mischphase aus Hart- und Weichblöcken, deren Glasübergangstem-peratur stark von der Blockzusammen-setzung abhängt (Abbildung 5).

Als dritte Phase kann mit mechanisch-dynamischen Messungen eine dispers vorliegende amorphe weichblockreiche Phase mit niedriger Glasübergangstem-peratur nachgewiesen werden. Sie ent-steht offensichtlich durch Entmischung weichblockreicher Block-Copolymer-Moleküle und wirkt wie ein als Schlag-zäh-Modifizierer zugesetzter Kaut-schuk*). Freie Polyetherblöcke sind nicht nachweisbar.

Abbildung 1: Spannungs-Dehnungs-Diagramme aus Zugversuchen nach ISO 527 anPA 12-Elastomeren mit Polytetrahydrofuran-Weichblöcken

2 µm 500nm

*) In PEBA mit sehr langen Polytetrahydrofuran-Blöcken kann in dieser dispersen weichblockreichen Phase als 4. Phasekristallisiertes Polytetrahydrofuran nachgewiesen werden. Anwendungstechnisch ist diese Phase jedoch ohne Bedeu-tung.

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10 11

-70 -10 50 110 170Temperatur [°C]

endo

Tm PTHF-BlockTm PA 12-BlockPTHF (2000g/mol)

PA 12

Gew.% PA 12

100

85

65

49

38

29

16

107

107

107

107

107

107

107

-200 -100 1000

Verlu

stm

odul

G“ [

Pa]

Temperatur [°C]

1

2

Gew.% PA 12

100 (reines PA 12)

107

107

90

50

107

32

250 (reines PTHF)

85

75

60

40

3.0 Mechanische Eigenschaften

PA 12 hat unter den Polyamiden diegeringste Wasseraufnahme und zeichnet sich deshalb durch besonders guteDimensionsstabilität und geringenEinfluss von Feuchtigkeit auf die mecha-nischen Eigenschaften aus. Diese Vor-teile werden auf die PA 12-Elastomere übertragen. Daher unterscheiden sich mechanische Daten von spritzfrischen und konditionierten Produkten kaum.

3.1 Härte und Festigkeiten

Bei Kautschuken ist es üblich, dieProdukte nach ihrer Shore-Härte zuklassifizieren. Zum direkten Vergleich hat man auch die thermoplastischen Elastomere entsprechend eingeteilt. Für die härteren Typen wird die Shore-Härte D verwendet, für die weicheren die Shore-Härte A. Grundsätzlich lässt sich mit Polyamid-Elastomeren durch Varia-tion der Blockzusammensetzung der Be-reich von harten Thermoplasten mit

Shore-Härte D 72 bis zu weichen Kaut-schuken mit Shore-Härte A 70 abde-cken. Kein anderes thermoplastisches Elastomer umfasst einen solch großen Bereich. Evonik verkauft derzeitVESTAMID® E Produkte von Shore-Härte D 68 bis D 40.

Für den Konstrukteur mit Kunststoffen sind Modul-Werte aussagekräftiger. Ab-bildung 6 zeigt die Zug-Moduli derVESTAMID® E-Verkaufsprodukte aufge-tragen über der Shore-Härte D.

3.2 Temperaturabhängigkeit

In zahlreichen Anwendungen für PA 12-Elastomere ist die relativ geringe Tem-peraturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von ausschlaggebender Bedeutung. Die Abbildungen 7 bis 9demonstrieren dies an den Parametern Shore-Härte, Speichermodul G‘ sowie Verlustfaktor tan d.

600

700

800

500

400

300

200

100

030 35 40 45 55 60 65 7050

EX9200

E62

E55

E47

E40Zu

g-M

odul

[MPa

]

Shore-Härte D

Abbildung 5: Verlustmodulkurven aus Torsionsschwingungsanalysen von PA 12-Elastomeren mit Polytetrahydrofuran-Weichblöcken (PTHF); Tg = Glasübergangstemperatur

Abbildung 4: Aufschmelzdiagramme (DSC) von PA 12-Elastomeren mit Polytetrahydrofuran-Weichblöcken (PTHF); Tm = Schmelztemperatur

Abbildung 6: Zusammenhang zwischen Zug-Modul und Shore-Härte von VESTAMID® Elastomeren

1 Tg der PA 12-reichen Mischphase (Matrix), 2 Tg der PTHF-reichen Mischphase

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Abbildung 7: Temperaturabhängigkeit der Shore-Härte am Beispiel vonVESTAMID® E40 und VESTAMID® E55

-60 0-40 -20 20 40 60 80

80

60

40

20

E55

E40

Shor

e-H

ärte

D

Temperatur [°C]

E47-S3

E55-S3E62-S3

0,04

0,02

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

-200 -150 -100 -50 50 100 15000Ve

rlust

fakt

or ta

n d

Temperatur [°C]

E40-S3

1000

10000

100

10

1-200 -150 -100 -50 50 100 1500

Spei

cher

mod

ul G

`[M

Pa]

Temperatur [°C]

E62-S3E55-S3

E47-S3E40-S3

Abbildung 8: Temperaturabhängigkeit des Speichermoduls von VESTAMID® Elastomeren, ermittelt mit Torsionsschwingungsanalysen nach ISO 6721-2

Abbildung 9: Temperaturabhängigkeit des Verlustfaktors tan d von VESTAMID® Elasto-meren, ermittelt mit Torsionsschwingungsanalysen nach ISO 6721-2

VESTAMID® E47-S3 Zeit-Dehnlinien nach ISO 899-1

101

100

102 103101100

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

Zugspannung σ [MPa]

3,5

2,5

1,5

0,5

1,0

3,0

2,0

Abbildung 10: Prüfbedingungen 23 °C, 50% r. F.

3.3 Zeitstandfestigkeit

Im Zeitstand-Zugversuch nach ISO 899 lässt sich das Dehn- und Festigkeitsver-halten unter ruhender Zugbeanspru-chung ermitteln. Die Abbildungen 10 bis 12 und 13 bis 15 zeigen die Zeit-Dehn-linien bei verschiedenen Zugspannungen und Temperaturen von VESTAMID® E47 und E40. Die an den Kurven ablesbaren Kriechdehnungen sind die Summe der elastischen, viskoelastischen und blei-benden Verformungen einer unter Span-nung stehenden Probe. Bei einer Entlas-tung stellt sich die elastische Verfor-mung praktisch sofort und die viskoelas-tische abhängig von der Zeit mehr oder weniger vollständig zurück. Annähernd lineare Zeitstandfestigkeitskurven für mittlere Spannungen und Dehnungen können meistens ohne Risiko bis auf die zehnfache Prüfdauer geradlinig extrapo-liert werden, wenn die Formmassen bei der Prüftemperatur und den Umge-bungsbedingungen genügend beständig sind.

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

Zugspannung σ [MPa]

101

100

102 103101100

2,75

2,0

1,0

0,5

2,5

1,5

Abbildung 11: Prüfbedingungen 60 °C

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

Zugspannung σ [MPa]

101

100

102 103101100

2,25

1,75

1,25

1,0

2,0

1,5

Abbildung 12: Prüfbedingungen 80 °C

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3.4 Druckverformungsrest

PA 12-Elastomere zeichnen sich unter den thermoplastischen Elastomeren durch eine hohe Rückstellfähigkeit nach Verformung aus. Für den Druckverfor-mungsrest nach ISO 815 wurden bei-spielsweise folgende Daten ermittelt:

4.0 Abriebverhalten

Die VESTAMID® Elastomere weisen auch bei sehr abrasiven Reibpartnern ein günstiges Abriebverhalten auf. DieseEigenschaft wird bei vielen Anwen-dungen mit rauen Einsatzbedingungen wie etwa bei Sportartikeln geschätzt. Die hohe Elastizität der VESTAMID® Elastomere sorgt darüber hinaus dafür, dass sich Oberflächendeformationen, die nicht zu einer tieferen Schädigung ge-führt haben, wieder zurückstellen. Man spricht dann von einem Selbstheilungs-effekt.

VESTAMID® Shore-Härte D

Prüfung nachDIN 53754 [mg/100Umdrehungen]

Prüfung nachDIN 53516[mm/40 m Reibweg]

E40-S3 40 20 105

E47-S3 47 - 63

E55-S3 55 8 - 9 50

E62-S3 62 9 - 10 47

Abriebverhalten von PA 12-Elastomeren

5.0 Überspritzen und Verkleben

Alle VESTAMID® Elastomere sindmiteinander und mit VESTAMID® L(PA 12) verschweissbar. Das gilt insbe-sondere für das Überspritzen verschie-den harter oder verschieden eingefärbter Formmassen. Diese Eigenschaft wird be-sonders häufig bei der Herstellung von mehrkomponentigen und mehrfarbigen Teilen von Sportartikeln wie Spezial-sportschuhsohlen oder Skistiefelngenutzt.

Für das Überspritzen empfiehlt sich eine höhere Massetemperatur von bis zu300 °C, eine hohe Einspritzgeschwin-

digkeit und hoher Nachdruck. Noch bes-sere Verbundhaftung lässt sich erzielen, wenn man die Formtemperatur auf bis zu 100 °C anhebt. Dagegen kann für transparentere Überspritzungen eine niedrigere Verarbeitungstemperaturhilfreich sein.

VESTAMID® Elastomere lassen sich auch mit vielen anderen Polymeren durch Überspritzen verbinden. Bei Haftungs-tests wurden die in u.a. Tabelle aufge-führten Resultate erzielt. Für Ver-klebungen eignen sich Spezial- Polyamid-Klebstoffe.

Polymer PP PE PA 6 PA 66-GF30 PA 12 PA 12-PEBA PBT POM PET/PBT TPU PS

Haftung - - + + + + + - - + +/-

Verbundhaftung beim Überspritzen von VESTAMID® E mit verschiedenen Polymeren

VESTAMID® E40-S3 Zeit-Dehnlinien nach ISO 899-1

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

Zugspannung σ [MPa]

101

100

102 103101100

Abbildung 13: Prüfbedingungen 23 °C, 50% r. F.

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

Zugspannung σ [MPa]

101

100

102 103101100

2,752,0

1,0

0,5

2,5

1,5

Abbildung 14: Prüfbedingungen 60 °C

Prüfzeit [h]

Deh

nung

ε [%

]

2,75

Zugspannung σ [MPa]

101

100

102 103101100

Abbildung 15: Prüfbedingungen 80 °C

VESTAMID® 23 °C 70 °C 100 °C

E40-S3 32 % 47 % 84 %

E62-S3 34 % 48 % 85 %

Druckverformungsrest von VESTAMID® Elastomeren nach ISO 815

3,53,02,52,01,5

1,0

0,5

2,01,751,51,251,0

0,5

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6.0 Bedruckbarkeit

In den vergangenen Jahren hat dieDekoration von Spritzgussteilen und von Folien für die Oberflächenveredlung von hochwertigen Gebrauchsartikeln erheb-lich an Bedeutung gewonnen.VESTAMID® Elastomere sind hervorra-gend mit Thermodiffusions-Druckver-fahren zu dekorieren. Insbesondere las-sen sich durch Sublimationsbedruckung und modernste Digitaldruckverfahren brillante Dekorfolien herstellen, die als sehr attraktive Schutzfolien unter ande-rem Einzug in den Sportartikelbereich und Automobilbau gefunden haben.

Aufbau einer Dekorfolie für Tennisschläger

Fertigung eines Snowboards mit siebbedruckter VESTAMID® Dekorfolie

Aufbau eines Skis mit rückseitig sublimierter Dekorationsfolieaus VESTAMID®

Fußballschuhsohle mit coextrudierter VESTAMID® Dekorfolie,von oben sublimationsbedruckt

Transparente Dekorfolie aus VESTAMID®

Dekoration mit DigitaldruckWeiße Vergussmasse

Transparente Schutz- und Dekorfolie aus VESTAMID® als Oberbelag

Dekoration mit Siebdruck (von unten)Weiße Vergussmasse aufgebracht in der Form während des Ausschäumensdes Snowboards

Transparente Schutz- und Dekorfolie aus VESTAMID® als Oberbelag,Dekoration im Sublimationsdruck (von unten)

Weiße Vergussmasse laminiert auf Ski-Korpus aus Epoxyharzoder Polyurethanschaum

Weiß durchscheinend, schwarz und grün bedrucktTransparentes VESTAMID®Weißes VESTAMID®

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18 19

Folientyp Monofolie Coexfolie Monofolie Coexfolie Coexfolie

Beschreibungvon unten bedruckt und weiß versiegelt

oben transparent, unten weiß, von obenbedruckt

transparent auftransparent, von oben und unten bedruckt

transparent auf transpa-rent, von untenbedruckt

oben transparent,unten weiß,von oben bedruckt

CharakterisierungZiel

hochwertige Dekorfo-lien für Kaschierung und Überspritzen

optisch dichte Dekorfo-lien zum Hinterspritzen und Kaschieren

3DDekorationseffekte

besonders kratzfeste und brillanteDekorfolien

besonders kratzfeste Dekoration vonFormteilen

Folie

nauf

bau

Transparente Schutz-schicht - - - - -

Dekorationvon oben - Sublimationsdruck Sublimationsdruck - Sublimationsdruck

Oberschicht VESTAMID® EX9200 1) VESTAMID® EX9200 1) VESTAMID® LX9016 2) VESTAMID® LX9016 2) VESTAMID® LX9016 2)

Unterschichtwenn vorhanden -

VESTAMID® EX9200 1),weiß - VESTAMID® EX9200 1)

VESTAMID® EX9200 1),weiß

Dekorationvon unten

Sieb- oderSublimationsdruck - Sublimationsdruck

Sieb- oderSublimationsdruck -

Vergussmasse weißer Lack entfällt weißer Lack weißer Lack 3) entfällt

AnwendungenSki und Snowboard, Haushaltsgeräte

Ski und Snowboard, Formteile

Ski und Snowboard, Formteile

Ski und Snowboard,Formteile

Ski und Snowboard,Formteile

HerstellungKalanderChill Roll

Coexfoliennur Chill Roll

KalanderChill Roll

Coexfoliennur Chill Roll

Coexfoliennur Chill Roll

Dekorkonstruktionen mit VESTAMID® Formmassen

Folien von einigen zehntel Millimeter Dicke aus VESTAMID® EX9200 sind hinreichend transparent und werden häufig auf der Unterseite sublimations-bedruckt, wobei die Farben bis zu 200 Mikrometer in die Folie eindringen. Die Folie selbst wirkt dann als Schutzschicht

7.0 Chemikalien und Lösemittelbeständigkeit

Die Wechselwirkungen zwischen Che-mikalien und Polymeren können sehr unterschiedlich sein. Man unterscheidet hauptsächlich zwischen folgenden Aus-wirkungen:

• Die Chemikalie wird bis zu einem be-stimmten Grad vom Polymer aufge-nommen, wodurch es zu einer mehr oder weniger starken Quellung kommt.

• Häufig wirkt die Chemikalie erst bei höheren Temperaturen als Lösemittel. Bei niedrigeren Temperaturen ist sie nur ein starkes Quellungsmittel.

• Die Chemikalie bewirkt den Abbau des Polymers, die Geschwindigkeit ist meist stark temperaturabhängig.

VESTAMID® Elastomere sind wegenihrer Polyamid-Verwandtschaft im Vergleich zu anderen thermoplastischen Elastomeren relativ stabil gegen eine Vielzahl von Chemikalien. Hervorzuhe-ben ist die gute Stabilität gegenüber verdünnter Salz- und Schwefelsäure und Laugen sowie die geringe Quellung vor allem der härteren Produkte gegen ASTM Öl, sogar noch bei 100 °C. Ähn-liches gilt für Hydraulikflüssigkeiten.

Die Quellung in aliphatischen Lösemit-teln und Alkoholen ist gering. In aroma-tischen Lösemitteln quellen die weiche-ren VESTAMID® Elastomere zwar deutlich, die mechanischen Eigenschaf-ten gehen aber nicht dramatisch verlo-ren. Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Zusammenstellung von Quelldaten und den Einfluss der Quellung auf die Stei-figkeit und Kerbschlagzähigkeit.

und die Druckmotive sind beinahe un-verwüstlich. Häufig werden die Dekor-folien mehrschichtig – auch aus verschie-denen VESTAMID® Formmassen – in Co extrusion hergestellt, um ein Opti-mum zwischen Oberflächenschutz,Dekoreffekt und Verklebbarkeit mit

1) VESTAMID® EX9200: elastisch mit „Selbstheilungseffekt“

2) VESTAMID® LX9016 (modifiziertes PA 12): noch bessere Transparenz, höhere Kratzfestigkeit, höhere Submilationstemperatur (= kürzere Zykluszeiten)

3) Weiße Vergussmasse nur bei Sublimationsbedruckung

Substraten einzustellen. Auch drei-dimensionale Effekte in tansparenten Fo-lien sind möglich. In der unten stehen-den Tabelle sind einige Beispiele für den Aufbau und die Verwendung von Deko-rationsfolien dargestellt.

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VESTAMID® E62-S3 VESTAMID® E47-S3 VESTAMID® E40-S3

PrüfmittelPrüftemperatur[°C]

Prüfdauer [h]

Massenänderung1)

[%]Zugmodul2)

[MPa]Kerbschlagzähigkeit3)

[kJ/m2]Massenänderung1)

[%]Zugmodul2) [MPa]

Kerbschlagzähigkeit3)

[kJ/m2]Massenänderung1)

[%]Zugmodul2)

[MPa]Kerbschlagzähigkeit3)

[kJ/m2]

Vergleichsprobe 23 - - 353 n.g. - 156 n.g. - 79 n.g.

Schwefelsäure (0,5 mol/l)2360

1200300

1,01,1

388330

n.g.5,3

0,71,0

151132

n.g.n.g.

0,81,1

8869

n.g.n.g.

Salzsäure (1 mol/l)2360

1200300

2,81,4

383289

n.g.2,0

0,72,5

16478

n.g.8,2

0,72,2

8445

n.g.6,9

Salpetersäure (1 mol/l)2360

1200300

2,4zerfallen nach 170 h

323-

0,4-

zerfallen nach 500 hzerfallen nach 100 h

--

--

zerfallen nach 340 hzerfallen nach 100 h

--

--

Akkusäure (30 %)2360

1200300

1,24,2

336259

n.g.0,4

1,0zerfallen nach 170 h

17-

spröde-

0,8zerfallen nach 170 h

spröde-

spröde-

Ameisensäure (85 %)2360

1200300

83,5zerfallen nach 24 h

60-

n.g.-

zerfallen nach 24 hzerfallen nach 24 h

--

--

zerfallen nach 24 hzerfallen nach 24 h

--

--

Essigsäure (2 mol/l)2360

1200300

2,94,2

356334

n.g. n.g.

4,74,3

142122

n.g.n.g.

4,74,8

8061

n.g.n.g.

Natronlauge (1 mol/l)2360

1200300

1,11,0

367363

n.g.n.g.

0,72,2

158103

n.g.n.g.

0,72,8

8855

n.g.n.g.

Chlorwasser (16 %) 23 1200 0,7 372 n.g. 0,5 156 n.g. 0,7 85 n.g.

Ammoniakwasser (5 %) 23 1200 1,1 364 n.g. 1,2 161 n.g. 1,2 90 n.g.

Hexan2360

1200300

2,94,6

387311

n.g.n.g.

6,98,6

135127

n.g.n.g.

9,327,5

7726

n.g.n.g.

Toluol und Benzol2360

1200300

13,717,3

323273

n.g.n.g.

37,552,7

93126

n.g.n.g.

62,8104,0

4126

n.g.n.g.

Superkraftstoff (ARAL®)2360

1200300

8,415,4

226216

n.g.n.g.

30,934,9

10261

n.g.n.g.

46,763,7

3827

n.g.n.g.

ASTM fuel B2360

1200300

5,67,5

363271

n.g.n.g.

15,718,9

11889

n.g.n.g.

22,329,8

5939

n.g.n.g.

ASTM fuel B und Ethanol(80 : 20 Vol. %)

2360

1200300

14,517,6

252240

n.g.n.g.

37,163,0

5128

n.g.n.g.

79,4123,3

20nicht messbar

n.g.n.g.

Methanol2360

1200300

10,214,3

265198

n.g.n.g.

16,027,2

7966

n.g.n.g.

19,861,6

4112

n.g.n.g.

Isoamylalkohol2360

1200300

8,018,5

283167

n.g.n.g.

22,571,0

8219

n.g.n.g.

34,0zerfallen nach <24 h

40-

n.g.-

Methylethylketon2360

1200300

7,99,8

326297

n.g.n.g.

18,626,5

9470

n.g.n.g.

28,448,4

4629

n.g.n.g.

Trichlorethylen2360

1200300

35,136,8

301243

n.g.n.g.

102,3133,7

8476

n.g.n.g.

184,8317,0

3217

n.g.n.g.

Butylacetat2360

1200300

8,09,0

325294

n.g.n.g.

18,837,7

10176

n.g.n.g.

29,453,1

4829

n.g.n.g.

ASTM ÖL Nr. 12360

1200300

0,10,0

398-

n.g.-

0,40,7

145-

n.g.-

1,11,5

96-

n.g.-

ASTM ÖL Nr. 32360

1200300

0,72,2

347-

n.g.-

79

129-

n.g.-

1113

78-

n.g.-

1) Höchstwert in der Prüfdauer2) nach ISO 527-1/-23) nach DIN 53453, Normstab 2, n. g. = nicht gebrochen

Chemikalienbeständigkeit von PA 12-Elastomeren (Auswahl)

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VESTAMID®

Eigenschaft Testmethode Einheit E40-S3 E47-S3 E55-S3 E58-S4 E62-S3 EX9200

Physikalische, thermische und mechanische Eigenschaften und Brennbarkeit

Shore-Härte D ISO 868 40 47 55 58 62 68

Dichte ISO 1183 g/cm3 1,01 1,02 1,03 1,02 1,03 1,01

Viskositätszahl ISO 307 190 190 190 180 190 190

Formbeständig in der WärmeVerfahren A 1,8 MPa ISO 75-1 °C - 45 45 35 45 45Verfahren B 0,45 MPa ISO 75-2 °C 55 65 90 55 100 100

Vicat-Erweichungstemperatur ISO 306Verfahren A 10 N °C 125 140 160 - 165 170Verfahren B 50 N °C 60 70 100 - 110 130

Thermischer Längenausdehnungskoeffizient 23 °C - 55 °C ISO 11359längs 10-4 K-1 2,4 2,3 2,0 - 2,0 1,6

quer 10-4 K-1 2,1 2,1 2,0 - 2,0 1,6

Brennbarkeit nach UL94 1,6 mm IEC 60695 HB HB HB HB HB HB

Wasserabsorption 23 °C, Sättigung ISO 62 % 1,0 1,0 1,1 1,1 1,5

Verarbeitungsschwindung Gemessen an 3 mm dicken Spritz-platten mit seitlichem Filmanguss,Formtemperatur 80 °C

in Spritzrichtung % 0,6 - 0,9 0,6 - 1,0 0,6 - 1,1 - 0,6 - 1,1 - senkrecht zur Spritzrichtung % 0,7 - 1,3 0,9 - 1,5 0,9 - 1,5 - 0,9 - 1,4 -

Zugversuch ISO 527-1/-2Streckspannung MPa - - - - - 31Steckdehnung % - - - - - 19Spannung bei 50% Dehnung MPa 9,5 12 17 - 23 27Zugfestigkeit MPa 17 23 38 39 42 -Bruchdehnung % >200 >200 >200 >200 >200 >200

Zugmodul ISO 527-1/-2 MPa 80 120 220 185 370 700

Zug-Kriechmodul 1000 h ISO 899-1 MPa 60 90 100 200

CHARPY-Schlagzähigkeit ISO 179/1eU 23 °C kJ/m² N N N N N N -30 °C kJ/m² N N N N N N

CHARPY-Kerbschlagzähigkeit ISO 179/1eA 23 °C kJ/m² N N N N 120 P 33 P -30 °C kJ /m² N N 22 C 5 C 8 C 6 C

Elektrische Eigenschaften

Dielektrizitätszahl IEC 60250 23 °C, 100 Hz 7,5 8,5 9,5 - 9,0 7,4 23 °C, 1 MHz 4,9 4,7 4,3 - 4,0 4,6

Dielektrischer Verlustfaktor IEC 60250

23 °C, 100 Hz 10-4 700 1200 950 - 1000 1500

23 °C, 1 MHz 10-4 1200 1300 1100 - 1200 760

Elektrische Durchschlagfestigkeit K20/P50 IEC 60243-1 kV/mm 35 37 38 - 39 30

Vergleichszahl der Kriechwegbildung, Prüflösung A CTI IEC 60112 600 600 600 - 600 600

Spezifischer Durchgangswiderstand IEC 60093 Ohm cm 1011 1011 1011 - 1012 1011

Spezifischer Oberflächenwiderstand IEC 60093 Ohm 1013 1013 1013 - 1014 1013

8.0 Wichtige Eigenschaften von PA 12-Elastomeren

1) N = Nicht-Bruch, P = Teilbruch, C = vollständiger Bruch; einschließlich Schamierbruch H, 2) HB = horizontal brennend, 3) wegen Leitfähigkeit der Formmassen nicht messbar

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