PlasticPortal.eu - daily updated portal for the plastics and rubber

News
25th Fakuma international trade fair for plastics processing is over

23.10.2017 | PlasticPortal editorial team visited FAKUMA in Friedfichshafen. We have managed to see all halls. It was beautiful indian summer all the time there. In a near future more extensive material about news of companies introduced in Fakuma will be published on PlasticPortal. We will also bring two photo reports from the exhibition. This way we would like to thank all companies we have visited, for their time and interesting discussions during the exhibition. We are looking forward to the next FAKUMA which will be held on 16-20 October. 2018th

Thanks for visiting the PlasticPortal.eu stand

18.10.2017 | We would like to thank all business partners who have found time and visited us at our stand within MSV 2017 in Brno.

New optical reflective light barrier from Wenglor sensoric GmbH, which works without a reflector.

16.10.2017 | Take advantage of the unlimited variety of applications with exceptional accuracy for simple, reliable production.

Gold Medal MSV 2017 - Awarded exhibits

13.10.2017 | At the International Engineering Fair in Brno, they awarded hthe selected exhibits.

The MSV 2017 in Brno is in full swing, you will see a lot of news

11.10.2017 | Exhibit news can be seen on MSV by Friday.

 
Translation dictionary
Portal LAWS AND STANDARDS
Portal LAWS AND STANDARDS
Current in legislation
Content of PAH in articles and toys

03.07.2017 | The ECHA website is a new call for submission of comments and evidence on the PAH content listed in REACH item 50 of Annex XVII on articles and toys.

The new amendment to Regulation No. 10/2011 (PIM regulation) on plastic materials and articles intended to come into contact with food

31.05.2017 | Commission Regulation No. (EU) 2017/752 amends and corrects the PIM regulation on plastic materials and articles intended to come into contact with fo ...

Public consultation on the rules of the producer's liability for damage caused by a defective product

10.04.2017 | The European Commission has launched on its website a public consultation on the rules of the producer's liability for damage caused by a defective pr ...

Medical devices - Quality management systems

07.12.2016 | Standard for Medical devices - Quality management systems - Requirements for regulatory purposes, in December 2016.

It is preparing an amendment to Act no. 477/2001 Coll. on packaging

29.11.2016 | The planned amendment to the Act no. 477/2001 Coll. on packaging it refers to the mandatory charging only lightweight plastic carrier bags with thickn ...

 
Newsletter
CAPTCHA Image
 
Home > Featured Articles > Radiation crosslinking - an innovative way to improve the tribological properties of plastic products
Radiation crosslinking - an innovative way to improve the tribologi ...
 
 
Radiation crosslinking - an innovative way to improve the tribological properties of plastic products

Radiation crosslinking - an innovative way to improve the tribological properties of plastic products

The requirements for plastic parts, especially their tribological properties, are constantly increasing. This applies in particular to plastics used in machinery and other equipment and exposed to high loads. At the same time, the topic of replacing metals in light constructions is becoming increasingly important. Thanks to radiation crosslinking, the desired tribological properties can be achieved, increase the life of the products and reduce their downtime in operation. Moreover, it is possible to reduce their total weight as compared to the use of metals.

Oblasti využití plastových výrobků neustále přibývají a vytlačují často nákladná řešení z kovu. To je například případ téměř všech druhů pohonů – mimo jiné v automobilovém průmyslu, u E&E aplikací, v průmyslových zařízeních nebo v domácích spotřebičích. Plasty se při tom používají na ozubená kola, ložisková pouzdra nebo jiné kluzné prvky. Chemická odolnost a schopnost fungovat bez použití maziv a kluziv předurčují plastové díly k tomu, aby se využívaly především v lékařství a potravinářském průmyslu. Kromě toho je jejich hlavní výhodou nízká hmotnost ve srovnání s kovem, což přináší vysoký potenciál úspor u lehčených konstrukcí, které jsou v mnoha průmyslových odvětvích stále důležitější – hlavně s ohledem na zvyšující se požadavky na mobilitu v oblasti automobilového průmyslu (např. u elektromobilů a nebo s cílem snížit emise CO2), ale i u jízdních kol, v železniční dopravě či v letecké a kosmické technice.

Ale právě vysoké množství požadavků na plastové díly je často důvodem jejich poškození a defektů, které tak způsobují výpadky strojů a zařízení, což vede k prostojům a k navyšování nákladů v provozu. Pro vyloučení těchto možných problémů jsou nepostradatelné informace k vznikajícím procesům tření a opotřebení. Materiál se musí zvolit a upravit tak, aby vyhovoval všem těmto vlastnostem. V souvislosti s tím nabývá na významu optimalizace tribologických vlastností polymerních materiálů, které vycházejí z přesných požadavků kladených na použité plastové díly.

Při výběru výchozího materiálu pro daný výrobek záleží na tom, jaký plast splňuje požadavky na koeficient opotřebení, pevnost v tlaku, teplotní rozsah použitelnosti, případné rázové zatížení a potřebnou tvarovou stálost. Součástky – jako např. ozubená kola – se často vyrábějí vstřikováním. Díky velmi nízkému koeficientu tření vůči jiným materiálům (např. oceli) používají výrobci rádi jako ložiskový materiál polytetrafluorethylen (PTFE). Jsou-li požadavky kladené na díly pohonů vysoké, doporučují se vysoce výkonné polymery jako polyetheretherketon (PEEK), polyfenylensulfid (PPS) nebo duroplasty. Tyto materiály ovšem nejsou pouze mnohem dražší než technické termoplasty, ale kladou také vyšší požadavky na jejich zpracování. Existuje ale i cenově výhodnější alternativa.


Radiační síťování: Optimalizace, která zušlechťuje plasty a otevírá nové oblasti jejich použití 

Pomocí metody radiačního síťování lze optimalizovat technické plasty, které tak získají vlastnosti vysoce výkonných plastů. Technologie je velmi jednoduchá, levná a lze ji aplikovat u různých částí procesního řetězce. K radiačnímu zesíťování plastových výrobků se využívá vzniklé energie (ionizující záření) buď ve formě elektronového záření (beta záření), a nebo u složitých a velkých dílů lze také úspěšně využít gama záření, které se vyznačuje vyšší hloubkou pronikání. Působení ionizujícího záření vznikají ve struktuře ozařovaného polymeru volné radikály, jejíchž vzájemné reakce vedou k procesu síťování polymerních řetězců. Radiační síťování, které probíhá především v amorfních oblastech polymerů méně odolných proti opotřebení, tak vytvoří polymerní síť.

Změnou struktury se v porovnání s neozářeným materiálem dosahuje modifikovaných mechanických vlastností. Co se týká tribologických požadavků, znamenají účinky radiačního síťování jasnou výhodu (viz tabulku 1).[1]

 

Účinky ozáření elektrony

Vliv na tribologické vlastnosti

Vyšší stupeň zesíťování

Vyšší odolnost proti opotřebení

Zvýšení teplotní odolnosti a tvarové stálosti za tepla

Vyšší odolnost vůči teplu vzniklému třením, bez tavení kluzné plochy

Snížení koeficientu teplotní roztažnosti

Vyšší rozměrová stálost

Snížení náchylnosti k vzniku trhlin způsobených pnutím

Rozmanité možnosti mazání

Lepší pevnost a odolnost proti tečení za studena (creep)

Vyšší mechanické zatížení (přenositelné momenty / ozubená kola) v delším čase

Tabulka 1: Účinky ionizačního záření / na tribologické vlastnosti,  Zdroj: Carl Hanser-Verlag, Mnichov (viz poznámka pod čarou 1)


Například u mikrosoučástek a ozubených kol se vlivem složité geometrie vyskytuje nepříznivý poměr povrchu vůči objemu součástky pro vznik vhodné morfologie a krystalinity. Proto právě tyto tribologicky velmi namáhané okrajové oblasti výrobku vykazují amorfní struktury. Tyto struktury z radiačního síťování velmi profitují tím, že se zesíťováním výrazně zvýší otěruvzdornost a sníží koeficient opotřebení (viz obr. 2).

 

 

   Obr. 1: Oblast použití nezesíťovaného PA 6.6 pod tribologickým zatížením je 20 °C. Radiační síťování zabraňuje tání polymeru a zvyšuje teplotu trvalého použití až o 100 °C a zároveň redukuje koeficientem opotřebení. Díky vyššímu teplotnímu rozsah použitelnosti dosahuje míra opotřebení svého minima teprve při cca 170 °C. Zdroj: BGS

 

Zlepšení tepelných vlastností díky radiačnímu síťování

Termoplastické materiály získávají radiačním síťováním termoelastické vlastnosti. Reakcí vzniká síť, která inhibuje tečení plastu – při vyšších teplotách se materiál chová jako elastomer. Lepší teplotní stabilita a výrazně lepší mechanické parametry při vyšších teplotách jsou podstatnými znaky radiačního síťování. Následkem toho  klesají u nezesíťovaného PA 6.6 moduly nad teplotou tání krystalitů prakticky na nulu. Oproti tomu u zesíťovaného zaručují výrazně vyšší moduly dostatečně vysokou pevnost – i při teplotách vyšších než 350 °C. Kromě toho se snižuje koeficient délkové teplotní roztažnosti. Zesíťovaný PA 6.6 vykazuje o 20 °C lepší teplotní index (5 000 h; 60% pokles poměrného prodloužení při přetržení).

 

 

   Obr. 2: Ověření teplotní odolnosti a tvarové stálosti za tepla zesíťovaných součástek měřením hloubky vniku při testu horkým hrotem (vlevo: nezesíťovaný materiál, vpravo: zesíťovaný materiál PA-6 GF30, zatížení: 1 000 g, teplota: 350 °C). Zdroj: BGS


Vědecky podložený úspěch „upgradu plastu“

Potenciál využití plastů zesíťovaných technologií radiačního síťování (především polyamidů) v nejrůznějších oblastech a především v odvětvích s vysokými nároky na tribologické vlastnosti je rozmanitý a byl podložen četnými výzkumy vědeckých institucí, např. katedrou technologie plastů (Lehrstuhl für Kunststofftechnik) univerzity Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Radiačně zesíťovaný polyamid vykazuje vynikající odolnost proti opotřebení i při vyšších okolních teplotách a lze jej tak použít i v aplikacích, které byly dosud výhradně doménou nákladných (high-tech) vysoce výkonných termoplastů jako např. PEEK a PPS, nebo duroplastů. U komponent pohonů a motorů, jako např. v konstrukci a výrobě automobilů, které jsou vystaveny vysokým teplotám a četným tribologickým procesům opotřebení, přináší radiační síťování zároveň enormní potenciál úspor díky snížené hmotnosti nahrazením kovových materiálů (lehčené konstrukce). Protože hotové díly získají využitím technologie radiačního síťování fyzikální vlastnosti (high-tech) vysoce výkonných termoplastů, přináší to navíc výhody nižších nákladů na pořízení daného polymeru a na jeho zpracování. Tyto výhody se samozřejmě týkají všech průmyslových odvětví, ve kterých hrají důležitou roli užitné vlastnosti jako pevnost, teplotní odolnost, odolnost proti opotřebení i lehčená konstrukce.

Díky radiačnímu síťování lze zlepšit profil vlastností technických plastů nově vytvořenými  kovalentními vazbami makromolekul. Také výzkumy dokazují, že se tato technologie úspěšně využívá u tribologicky zatěžovaných dílů: To umožnilo hlavně zlepšení mechanických vlastností i zvýšení tvarové stálosti při působení vyšších teplot, které jinak urychluje opotřebení výrobku. Především v méně krystalických, tribologicky namáhaných okrajích se radiačním síťováním výrazně zvyšuje odolnost proti otěru. Celkově se radiačním síťováním jednoznačně rozšiřuje teplotní rozsah použitelnosti polyamidů při daných zatíženích (drsnost, kluzná rychlost, povrchové tlak, zkušební teplota).[2] Výrobcům plastů nevznikají další investice. Delegují poslední stupeň zušlechtění plastového výrobku před dodáním na dodavatele ozařovacích služeb jako BGS – se závody v městech Wiehl, Bruchsal a Saal.

 

BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG

 
Sídlo zastoupení pro ČR, SR
Fritz-Kotz-Strasse 16, Ing. Michal Daněk, Ph.D.
Wiehl, DE-51674 Masarykova 378
Německo Strážnice, CZ-69662
Tel.: 0049 2261 78 99 0   

Tel.: 00420 739 087 336

info@bgs.eu danek@bgs.eu

www.bgs.eu

 

 


[1] Viz: Dipl.-Ing. Zaneta Brocka, Prof. em. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein, Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Universität Erlangen-Nürnberg (2006): Strahlenvernetzung von Polyamid zur Verbesserung des tribologischen Verhaltens. In: Kunststofftechnik 2 (2006), s. 5, Carl Hanser-Verlag, Mnichov.

[2] Viz: Dipl.-Ing. Zaneta Brocka, Prof. em. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein, Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Universität Erlangen-Nürnberg (2006): Strahlenvernetzung von Polyamid zur Verbesserung des tribologischen Verhaltens. In: Kunststofftechnik 2 (2006), s. 27, Carl Hanser-Verlag, Mnichov.

11.10.2017
autor: BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG
 
 
 
 
 
Recommend article Print article Back
 
 

Back


 
Latest ads

Sale | originál LDPE
23.10.2017

 
 

Sale | nabízíme na prodej
23.10.2017

 
 

Buy | PET G natur
20.10.2017

 
 
 

Buy | ABS a PS HIPS Černá
19.10.2017

 
 

Sale | PP SYNTEGUM 1040 FT 00
19.10.2017

 
 
 

Sale | nabízíme na prodej
18.10.2017

 
 

Buy | PBT regrinds
18.10.2017

 
 
 
Exhibitions
Plastics Industry Show

23.10.2017 | Raw Materials and Equipment for Production and Processing of Polymers and Plastics.

International Plastic Fair - IPF Japan

24.10.2017 | International trade fair for plastics and rubber technology.

EuroMold

24.10.2017 | Fair for molds and tools.

Eurasia Packaging

25.10.2017 | 23. International trade fair for the packaging industry.

PLAST IMAGEN

07.11.2017 | International Exhibition and Conference for the plastics industry.

Plastimagen Mexico 2017

07.11.2017 | 21st edition of the most important event for the plastics industry throughout Latin America.

EXPO PLAST

08.11.2017 | International exhibition of products, equipment and technologies for the plastics processing industry.

Plastec Minneapolis

08.11.2017 | Plastic fair.