Nove tehnologije za nadomeščanje kovin

DuPont in drugi proizvajalci izboljšujejo lastnosti plastičnih mas v približevanju lastnostim kovin

V svojih prizadevanjih nuditi svojim strankam stalno inovativne rešitve, dela DuPont na vrsti novih, zelo zanimivih tehnoloških platformah. Ena od njih je nadomeščanje kovin, ki je odgovor na naraščajoče cene energentov. Ta trend se ne kaže le v avtomobilski industriji, kjer je potreba po prihranku teže in s tem energije eden ključnih dejavnikov. Potrebe po zmanjševanju teže in zmogljivejših materialih so tudi v drugih panogah, n. pr. v elektroniki. DuPont odgovarja na te izzive z razvojem plastičnih mas, katerih temperaturna obstojnost, mehanska obremenljivost in toplotna prevodnost bistveno prekašajo lastnosti današnjih materialov.

                                                                                       Vir: DuPont

Visoko obremenjivi materiali – Superstructurals

DuPont in drugi proizvajalci izboljšujejo lastnosti plastičnih mas, da bi jih približali lastnostim kovin. V ta razvojni sklop DuPont-a sodi družina plastičnih mas z visoko obremenljivostjo – Superstructurals – pri katerih se visokozmogljiv poliamid ojača s steklenimi ali z ogljikovimi vlakni, da bi se realizirale vrednosti za togost in trdnost, ki so bile doslej nedosegljive.

Ena od možnosti za to je povečanje deleža običajnih kratkih steklenih vlaken. Takšni materiali pa zahtevajo inovacije v tehnologiji. Visok delež kratkih steklenih vlaken v zelo togi matriki, kot je n. pr. DuPontov Zyten HTN, daje izredne rezultate. Takšne strukture pridejo v poštev v primerih, ko so odločilne dobre mehanske lastnosti pri visokih temperaturah in visoka dimenzijska stabilnost, n. pr. pri ohišjih elektro orodij, navitjih jeder za elektromotorje ipd. Termoplasti ojačani z dolgimi steklenimi vlakni so v smeri zamenjave kovin v primerih, ki zahtevajo manjšo težo pri istočasno višji trdnosti, še en korak bližje cilja.

V sodelovanju s strankami se določijo njihove potrebe za povezovalne materiale, ki po eni strani izkazujejo kovinam podobne mehanske lastnosti, pri katerih pa ostajajo svoboda izvedbe in ohranjene gospodarske prednosti termoplastov.

Toplotna prevodnost plastičnih mas bistveno višja

Znano je, da so plastične mase toplotni izolatorji. Trend k delovanju naprav pri visokih napetostih in miniaturizaciji komponent zahteva plastične mase z učinkovitejšim odvajanje toplote kot doslej. Primer za to je avtomobilski žaromet  prihodnosti (na osnovi LED), ki bo varčen z energijo. Izzivi pri tem so kombinacija visoke toplotne prevodnosti z istočasno dobro obdelovalnostjo materialov in nizkih stroškov.

V zadnjih treh letih so DuPont in drugi proizvajalci toplotno prevodnost plastičnih mas povečali s 3 W/mK na skoraj 50 W/mK. To so dosegli s specifičnimi komponentami z visoko stopnjo zapolnjenja, z dodatkom pomožnih sredstev za obdelovalnost in z uporabo ogljikovih vlaken ter drugih snovi. Te recepture nudijo visoko togost pri sprejemljivih stroških, obdelovalnost materialov pa je omejena.

Stroka stoji torej pred izzivi, ko je treba najti sredstva in poti, da se dosežejo toplotna prevodnost in druge omenjene lastnosti.

Prirejeno po

Neue Technologien zur Metallsubtitution,

Nandan Rao, Technology Director, DuPont Performance Materials,

DuPont Engineering Design, 2007/3

21.10.2007