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Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem Kunststoff für eine Lawinenschaufel. Zur zeit wird PC verwendet, dass jedoch bei tiefen Temperaturen sehr spröde wird. Der Einsatzbereich ist bis ca. -30°C. Des halb sollte das Super Material möglichst Schlagzäh bis zu diesem Bereich aber auch möglichst leicht. Zurzeit werden die Schaufeln im Spritzgussverfahren hergestellt, wenn möglich sollte das auch so bleiben.

Hat von euch jemand eine Idee? Es ist schwer Daten im minusbereich zu bekommen.

vielen Dank ihr würdet mir sehr helfen.

gerwin

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Makrolon.PNG

Hallo Gerwin,  willkommen bei CAD.de.

Meistens sind die Probleme die hohen Temperaturen.

PC ( Polycarbonat ) ist zwar zäh aber kerbempfindlich. Im Anhang ein Bild mit den Daten von Makrolon.

Ich wüsste nicht wo da bei -30°C die Sprödigkeit herkommen soll. Ich vermute eher die Kerbwirkung.

Bei der Anwendung kannst Du eigentlich jeden Kunststoff, außer PVC, verwenden.  Die sind da alle sehr stabil.

Es gibt aber auch Kunststoffe die in der Kälte noch zäh sind. Auf die Schnelle fand ich z.B. Makroblend UT1018 (PC+PET).

Im allgemeinen sind kristalline Kunststoffe zäher, schwinden aber mehr. Du kannst es auch mit Flaschenkasten-Material ( HD PE ) versuchen.

Verwendest Du PC mit Glasfaser ?  Eine Lawinenschaufel ist ein größeres Teil - da wäre auch noch das Fließweg- Wanddicken - Verhältnis interessant.

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Klaus

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Hallo Klaus,

gibt es da nicht ein Material von Ticona, wenn ich mich nicht irre, heißt das VECTRA, was bis in sehr hohe Minus-Grade noch flexibel ist?

Leider habe ich keine Unterlagen mehr darüber. Wir sollten das mal für eine Pumpe einsetzen die auch sehr kühle Medien transportieren sollte.

Vielleicht hast Du irgend wo noch ein paar Werte in Deinem Campus.

Nice weekend Gerhard

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Ja die Schlagzähigkeit ist natürlich ein sehr großes Thema, z.B. wenn die Schaufel auf einen Stein oder Eisbrocken trifft. Glasfasern werden zur Zeit nicht verwendet. Soviel ich weiß ist da ja das Problem das bei Kurzfasern die Schlagzähigkeit nicht wirklich steigt?!?! oder lieg ich da falsch.

gerwin

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Glasfaser bringen bei der Anwendungstemperatur ( 0° und darunter )wirklich nichts mehr. Sie würden das Problem noch verschlechtern wegen Anisotropie ( in jeder Richtung andere Eigenschaften ).

Welches PC verwendet ihr genau - dann kann ich mal recherchieren.

Ich vermute den Temperaturschock von ca. 50°C wenn die Schaufeln von Raumtemperatur 20°C in die Kälte kommen.

Es könnten auch Fehler beim Spritzgießen sein.
Möglich sind: Granulat nicht vorgetrocknet - bei PC notwendig.
              Regranulat verwendet
              Zu lange bei zu hoher Temperatur gehalten
              Zu hohe Einspritzgeschwindigkeit bei zu kleiner
              Wanddicke oder zu kleinen Anspritzpunkt.
              ( deswegen meine obige Frage nach dem Fließweg-
              Wanddicken Verhältnis )

Wie sehen die Schaufeln aus ?  PC ist von natur aus transparent und meistens etwas glänzend, weil es schwerfließend ist und die Stahloberfläche schlecht abbildet.

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Klaus

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Wir verwenden Lexan. Was genau möchtest du wissen? Ich kann leider nicht die genaue Bezeichnung herrausgeben. Ich glaube nicht dass es etwas mit der Verarbeitung zu tun hat. Viele andere Hersteller bekommen das Problem mit dem Bruch von Kunststoffschaufeln auch nicht hin.

Ich hab ein bisschen recherchiert und habe z.b. ein PC/ABS Blend vorgeschlagen bekommen. Glaubt ihr würde dies das Problem lösen?

Ich habe auch an PA6 gedacht. Ebenfalls bewährt hat sich Thermoplastisches Polyurethan im Wintersport. Jedoch weiß ich nicht ob das nicht zu weich ist.?

gerwin

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Es wird wohl nicht an der Verarbeitung liegen. Ich habe nur sämtliche Möglichkeiten aufgezählt.  Bei 3 bis 5 mm Wannddicke ( geschätzt )kann man auch nicht viel falsch machen. 

Beim Spritzgießen entstehen verfahrensbedingt Eigenspannungen. Das sind innen ZUg- und außen Druckspannungen. Die sind hier nur nützlich.
Beim Abkühlen im Schnee entstehen außen ZUg- und innen Druckspannungen. Da vermute ich immer noch die größte Ursache.
PC hat schon die geringste Wärmedehnung unter den technischen Kunststoffen. Von daher ist es schon das Beste. 
Mit Glasfaser ändert sich die Wärmedehnung des Materials nicht, sie wird nur behindert und es bauen sich in der Schaufel Eigenspannungen auf. Ich wage keine Prognose wie sich das auswirkt.

ABS enthält Elastomer Kügelchen die die Rissfortpflanzung verhindern sollen. Das hört sich gut an, für den speziellen Fall mußt du nach der Zähigkeit bei Kälte fragen.
Aus PC/ABS werden auch die Stoss-Stangen für Autos hergestellt, ich fürchte aber die werden nur bis - 25°C getestet.

Bei  PA gibt es Unterschiede wie Tag und Nacht, dazu kann ich nichts Allgemeines schreiben.

Bei TPU mußt Du auf die Glasübergangstemperatur (Tg) achten. Da friert der amorphe Anteil ein und die Schaufeln werden hart oder spröde. Wenn die Tg unter minus 30°C liegt, ist das sicher sehr gut.

Gut wäre auch Hartgummi, der hat eine Tg von ca. - 50°C . Aber das ist ein ganz anderes Verfahren.

Halte uns mal auf dem Laufenden, wie die Sache ausgeht - interessiert uns auch. 

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Klaus

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Nach meinem Domininghaus ( Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften 2.Aufl.  über Google nicht mehr zu finden ) hat TPU eine Tg von -40°C und wäre hier möglich.

Z.B. Desmopan 460 eventuell mit 10 % Füllstoff.

Beim Spritzgießen ist TPU aber sehr viel dünnflüssiger als PC.

Wegen der Schließkraft ist eine kleinere Spritzgießmaschinen nötig.

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Klaus

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Noch was vergessen: Metallpulver, vorzugsweise Aluminium, einmischen um die Leitfähigkeit zu erhöhen und dadurch die Eigenspannungen verringern.

Nach o.g. Buch wäre PA 6 ( nicht PA 6.6) auch gut.  Es hat die beste Wärmeleitung und die geringste Wärmedehnung unter PA und ist auch in der Kälte noch zäh.
Aber hier beim Spritzgießen auf die Kristallisation achten, die ist in der Kälte entscheidend. Wie höher, umso besser. Das erreicht man mit langsamer Abkühlung nach dem Spritzgießen.
Den Kristallisationsgrad kann man über die Dichte bestimmen.

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Klaus

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Weil ich gefragt wurde: für die Dichtebestimmung reicht einfaches Wiegen nicht.

Die Dichtebestimmung sollte genau sein, mindestns 2 Stellen nach dem Komma.

Dichtebestimmung funktioniert so: Einmal an Luft wiegen, einmal unter Flüssigkeit und dann rechnen.

Formel habe ich jetzt nicht bei der Hand.

( Wenn die Dichte über eins ist oder die Teile groß genug geht auch Wasser )

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Klaus

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