Neue POM-Produktreihe für anspruchsvolle tribologische Anwendungen PRODUKTINFORMATION

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1 Hostaform SlideX POM Neue POM-Produktreihe für anspruchsvolle tribologische Anwendungen PRODUKTINFORMATION

2 Produkt Information HOSTAFORM SLIDEX POM FÜR ANSPRUCHSVOLLE TRIBOLOGISCHE ANWENDUNGEN Technische Kunststoffe von Celanese haben sich seit Jahren in bewegten technischen Systemen als Alternative zu metallischen Werkstoffen bewährt. Bei richtiger Werkstoffauswahl kann das gesamte Bauteil aus einem Kunststofftyp gefertigt werden, ohne nachträglich zusätzliche Lager einbauen zu müssen. Der Einsatz von Werkstoffen in bewegten Systemen setzt eine genaue Kenntnis über das tribologische Verhalten (Reibung und Verschleiß von aufeinander wirkenden Oberflächen in Relativbewegung) voraus. Speziell die Reibung bedarf in diesen Systemen einer Optimierung, da aufgrund der geringen thermischen Leitfähigkeit von Kunststoffen eine effektive Abführung der generierten Reibwärme nicht immer gegeben ist. Dies führt zu einer Aufheizung der im Gleitkontakt befindlichen Reibpartner, setzt somit speziell die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes mitunter stark herab und kann zu einem erhöhten Verschleiß des gesamten tribologischen Systems führen. Hostaform POM hat sich besonders gut in tribologischen Anwendungen bewährt. Dabei verändert der Zusatz tribologischer Additive häufig die mechanischen Eigenschaften. Die tribologische Modifikation von Kunststoffen erfolgt in der Regel mit Festschmierstoffen (z.b. PTFE oder UHMW-PE), Wachsen, Silikonölen, Graphit, Molybdändisulfid, Spezialkreiden oder Ähnlichem. Diese Zusätze zeigen ihre Performance oftmals lediglich unter speziellen tribologischen Randbedingungen, so dass ihre breitere Einsatzfähigkeit limitiert sein kann. Celanese bietet mit der neuen Hostaform SlideX -Reihe tribologisch modifizierte POM-Copolymertpyen an, welche unter vielfältigsten tribologischen Randbedingungen eingesetzt werden können. Der einzigartige Vorteil des neuen Hostaform SlideX ist sein neuartiger Tribomodifier, der sich durch niedrigste Reibungskoeffizienten und Verschleißraten auszeichnet und selbst PTFE-modifizierten Produkten oft überlegen ist. Im Vergleich zu unmodifizierten Standard-POM-Copolymeren bleiben die mechanischen Eigenschaften, nahezu unverändert. Üblicher Formbelag tritt bei Hostaform SlideX nicht auf. Hostaform SlideX ist FDA-konform und kann für Anwendungen im Lebensmittelkontakt eingesetzt werden. Hostaform Slidex ist in XAP² Qualität erhältlich und erfüllt das strenge Anforderungsprofil an Emissionen im Automobilinnenraum. 2

3 Hostaform SlideX POM Produktpalette Hostaform SlideX C0313 XAP 2 Sehr gute Fließfähigkeit, extrem niedriger Reibungskoeffizient & Verschleiß Hostaform SlideX C0304 XAP 2 Extrem hohe Fließfähigkeit, niedriger Reibungskoeffizient & Verschleiß Anwendungsbeispiele Gleitlager Förderketten Führungen Hostaform SlideX POM Vorteile auf einen Blick Konstant niedriger Reibungskoeffizient Geringe Verschleißraten FDA-konform XAP²-Qualität Kein Formbelag Verhindert Geräuschbildung Keine externen Schmiermittel nötig Keine Einlaufeffekte Gleitelemente für Haushaltsgeräte Fahrzeuge (Sitzsysteme, Schiebedächer, Gangschaltung, HVAC, Spiegelsysteme) Sport (Skibindungen, Angelsport,...) Beschattungssysteme Fluid Handling Antriebssysteme (Getriebe) 3

4 Produkt Information Gleichbleibende mechanische Eigenschaften Die meisten tribologischen Modifikatoren beeinflussen die Mechanik des jeweils verwendeten Basispolymers erheblich. Neben der Steifigkeit und Festigkeit wird vor allem die Zähigkeit und Dehnung stark reduziert. Die tribologische Modifikation von Hostaform SlideX lässt die mechanischen Eigenschaften des Basispolymers nahezu unberührt. Die Spannungs-Dehnungs-Kurven im Vergleich zu unmodifiziertem Hostaform C9021 zeigen konstante Steifigkeit und Festigkeit. Die Bruchdehnung wird sogar leicht erhöht. Mechanik im Vergleich zu unmodifiziertem und PTFE modifiziertem POM Prüfmethoden Da tribologische Eigenschaften immer systembezogen sind, lässt sich eine Materialcharakterisierung nicht mit einer Universalprüfmaschine durchführen. Vielmehr muss sich die Prüfanordung für die Materialvorauswahl so nah wie möglich am realen System orientieren. Celanese stehen mehrere Prüfaufbauten zur Verfügung. Optimal bei hoher Flächenpressung und geringer Gleitgeschwindigkeit Es werden die statische und dynamische Reibung der Gleitpaarung, sowie der Verschleiß des zu prüfenden Materials gemessen. Der Unterschied zwischen dynamischer und statischer Reibung stellt einen Indikator für das Auftreten des sogenannten Ruckgleitens (Stick-Slip) und somit der Geräuschbildung während das Gleitens dar. Spannung [MPa] Hostaform C9021 Hostaform SlideX TM C0313 XAP 2 POM Homo + PTFE (Highly filled) POM Copo + PTFE (Highly filled) Dehnung [%] Prüfschema zur Ermittlung tribologischer Kennwerte bei hohen Pressungen F N = 5-30 N v r = 1-10 mm/s A = Kontaktfläche a = Beschleunigung F R = Dynamische Reibkraft F H = Statische Reibkraft F N Beim Vergleich der mechanischen und rheologischen Eigenschaften von Hostaform SlideX C0313 XAP 2 gegenüber feststoffmodifizierten POM Typen ist SlideX selbst PTFE-modifiziertem POM mechanisch überlegen. Dies wiederum eröffnet Materialeinsparungsmöglichkeiten (z.b. Wandstärkenreduzierungen) bzw. eine erhöhte Bauteilperformance bei gleichbleibender Bauteilgeometrie. Überragende Mechanik Charpy- Kerbschlagzähigkeit 0-10 kj/m 2 Dichte 0-1,6 g/cm 3 MVR 0-16 cm 3 /10 min A a, F R, F H PTFE-modifizierte Werkstoffe haben sich speziell bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und hohen Flächenpressungen bewährt und zeichnen sich hier in der Regel durch niedrigste Reibungskoeffizienten und Verschleißraten aus. Hostaform Slidex C0313 XAP 2 schlägt selbst unter diesen Bedingungen hoch PTFE gefüllte Werkstoffe (Bild 1). Die übliche, bei PTFE-modifizierten Produkten auftretende Formbelagsproblematik, tritt beim Hostaform SlideX nicht auf. v r Bruchdehnung 0-50 % Streckspannung 0-60 MPa E-Modul MPa POM Homo + PTFE (Hochgefüllt) POM Copo + PTFE (Hochgefüllt) POM + UHMW-PE (Hochgefüllt) Hostaform SlideX TM C0313 XAP 2 Kunststoff-Kunststoff-Gleitpaarungen stellen seit jeher eine große Herausforderung an die tribologische Performance von Werkstoffen dar. Hostaform Slidex C0313 XAP 2 zeigt auch hier sein außergewöhnliches Triboverhalten. 4

5 Hostaform SlideX POM Bild 1: 3,50 3,00 2,50 2,00 Reibungs- und Verschleißverhalten tribologisch modifizierter Hostaform-Typen gegen Stahl bei hohen Flächenpressungen und geringer Gleitgeschwindigkeit Gegenkörper: Stahlkugel (R z = 5 µm) Anpresskraft: 30 N Geschwindigkeit: 8 mm/s Prüftemperatur: 23 C Prüfdauer: 45 min C 9021 AW LW90EWX C 9021 G C ,50 LW90BSX 1,00 C % Silikonöl SlideX TM C0313 XAP 2 C 9021TF5 0,50 Kein Geräuschrisiko C 9021TF Geringes Geräuschrisiko Hohes Geräuschrisiko 0,0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 Niedrigste Reibungskoeffizienten reduzieren den Wärmeeintrag und können so zu einer verlängerter Laufzeit des Gleitsystems führen. Wie im Bild 2 ersichtlich, werden gleichzeitig sehr geringe Verschleißraten gemessen. POM-POM Gleitpaarungen mit Hostaform Slidex C0313 XAP 2 neigen nicht zu Geräuschbildung und sind somit sehr gut realisierbar. Bild 2: Reibungs- und Verschleißverhalten tribologisch modifizierter Hostaform-Typen gegen Hostaform C9021 bei hohen Flächenpressungen und geringer Gleitgeschwindigkeit 2,5 Trockenlauf-Verhalten Kein Geräuschrisiko Gegenkörper: C 9021 Geringes Geräuschrisiko F: 30 N, v: 8 mm/s, T: 23 C, t: 45 min Hohes Geräuschrisiko 2,0 C ,5 S 9244 S 9243 C 9021 SW 1,0 C 9021 TFS C 9021 TF 0,5 C Silikonöl 0,0 0,00 SlideX TM 0313 XAP 2 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 Erhöhte Temperaturen führen oft zu einer Verschlechterung des Reibungs- und Verschleißverhaltens. Begleitend ist hier eine deutliche Zunahme des Geräuschrisikos zu verzeichnen. Auch hier bietet Hostaform SlideX eine Lösung: Die Gleitpaarung Hostaform SlideX gegen Hostaform SlideX läuft selbst bei erhöhten Temperaturen geräuschfrei (Bild 3). Bild 3: 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Reibungs- und Verschleißverhalten tribologisch modifizierter Hostaform-Typen gegen Hostaform C9021 bei hohen Flächenpressungen, geringer Gleitgeschwindigkeit und hohen Temperaturen C 9021 SW S 9244 S 9243 C 9021 TF C Siliconöl SlideX TM C0313 XAP 2 vs. SlideX TMC C313 XAP 2 Trockenauf-Verhalten F: 30 N v: 8 mm/s Gegenkörper: C 9021 T: 60 C t: 45 min C 9021 Kein Geräuschrisiko Geringes Geräuschrisiko Hohes Geräuschrisiko 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 Aufgrund seines extrem niedrigen Reibungsniveaus eignet sich Hostaform SlideX auch als Trockenlaufmaterial für Anwendungen, die normalerweise die Zugabe eines externen Schmierstoffes, wie z.b. Schmieröl oder Schmierfett, erfordern. Solche Schmierstoffe erhöhen jedoch das Risiko eines chemisch bedingten Materialabbaus. Bild 4: Reibungs- und Verschleißverhalten Hostaform SlideX im Vergleich zu extern geschmiertem Hostaform C9021 bei niedriger Gleitgeschwindigkeit 2,00 1,50 1,00 0,50 Interne vs. externe Schmierung F: 30 N v: 8 mm/s KEINE EXTERNE SCHMIERUNG! Gegenkörper: C 9021 T: 23 C t: 45 min EXTERNE SCHMIERUNG! Kein Geräuschrisiko Geringes Geräuschrisiko Hohes Geräuschrisiko Siliconöl I / Extern PAD Öl / Extern SlideX TM C0313 XAP 0,00 2 PEP Öl / Extern 0,00 0,02 0,04 0,06 Siliconöl II / Extern 0,10 Bild 4 zeigt das Reibungs- und Verschleißverhalten von Hostaform SlideX im Trockenlauf gegen Hostaform C9021 im Vergleich zu Gleitpaarungen Hostaform C Hostaform C9021 mit einem zusätzlich aufgebrachten Schmierstoff. Das Verschleißverhalten von Hostaform SlideX liegt auf einem vergleichbaren Niveau zu den extern geschmierten Systemen. Gleichzeitig konnten mitunter deutlich niedrigere Reibungskoeffizienten gemessen werden. 5

6 Produkt Information Ausgezeichnet bei geringer Flächenpressung und hoher Gleitgeschwindigkeit Hohe Gleitgeschwindigkeiten haben bedingt durch die induzierte Reibenergie einen großen Einfluss auf das Aufheizverhalten tribologischer Systeme. Auch bei relativ niedrigem Druck und hoher Gleitgeschwindigkeit zeichnet sich das neue Hostaform SlideX durch äußerst niedrige Reibungskoeffizienten und Verschleißraten aus. Prüfschema zur Ermittlung tribologischer Kennwerte bei hohen Gleitgeschwindigkeiten MCR301-Test F N 3 selbstpositionierende Platten (beweglich in y-, y-und z-achse) Drehmoment Schaft Kugel Fixierung Kugel Platte Multitester Anlaufkräfte Stribeck-Kurven (geschmierte Systeme) p v-limits Druckbeständigkeit Parameter F N: 5-50 N v: 0, mm/s T: C t: max. 3 h Bewegungsart Gleichförmig Oszillierend Output Verschleißtiefe (online) Dynam. Reibungskoeffizient (online) Geräuschrisiko (Stick-Slip) Prüfkörper Polierte Stahlkugel (R z = 0,1 µm) Rauhe Stahlkugel (R z = 1 µm) Spritzgegossene Polymerkugeln/-platten Die nachfolgenden Ergebnisse zeigen keine messbare Geräuschentwicklung. Thermische und mechanische Effekte auf den Prüfkörper, wie beispielsweise Aufschmelzen bzw. abrasiver oder adhäsiver Materialabtrag, sind nicht nachweisbar. Hostaform Slidex ist unter einem besonders breiten Spektrum tribologischer Randbedingungen einsetzbar. Reibungs- und Verschleißverhalten von Hostaform gegen Hostaform C9021 bei hoher Gleitgeschwindigkeit Trockenlauf-Verhalten F: 5 N v: 0.5 m/s Gegenkörper: HF C 9021 T: 23 C t: 10 min Kein Geräusch Unregelmäßiges Geräusch Dauerhaftes Geräusch C 9021 TF C 9021 SlideX TM 0313 XAP 2 C Siliconöl 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Reibungs- und Verschleißverhalten von Hostaform gegen UHMW-PE bei hoher Gleitgeschwindigkeit Gegenkörper: UHMW-PE (R z = 0,7 µm) F: 5 N v: 1 m/s T: 23 C t: 3 min Kein Geräusch Unregelmäßiges Geräusch Dauerhaftes Geräusch HF C Siliconöl LW90 EWX HF C 9021 SW HF C 9021 TF HF C 9021 SlideX TM 0313 XAP 2 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 6

7 Hostaform SlideX POM Eigenschaften Nachfolgend sind die mechanischen Eigenschaften von Hostaform SlideX C0313 und C0304 im Vergleich zu verschiedenen Wettbewerbsprodukten, wie z.b. PTFE-modifizierten POM Homo- und Copolymeren aufgelistet. Eigenschaft Prüfmethode Einheit Hostaform C 9021 Verarbeitung Hostaform SlideX C0313 XAP 2 Hostaform SlideX C0304 XAP 2 Hostaform C9021 TF Hostaform C9021G POM-Homo + PTFE* POM Copo + PTFE* POM Copo + PTFE* + Si-Öl Dichte ISO 1183 g/cm 3 1,41 1,4 1,4 1,52 1,34 1,54 1,52 1,49 Schmelzvolumenrate (MVR) 190/2,16 ISO 1183 cm 3 /10min ,5 13 Zugfestigkeit ISO 527 MPa Streckdehnung ISO 527 % Bruchdehnung ISO 527 % E-Modul ISO 527 MPa Charpy- 23 C 6,5 6 5,5 4 3,5 4-3,5 Kerbschlagzähigkeit -30 C 6 6 5, ,8 - ISO 1791 eu kj/m 2 Biege-Modul ISO 178 MPa Wärmeformbeständigkeitstemperatur HDT/A ISO 75 C * = hochgefüllt Die empfohlenen Verarbeitungsbedingungen für Hostaform SlideX können den nachfolgenden Skizzen und Tabellen entnommen werden. Hostaform SlideX ist bestens geeignet für die Spritzgussverarbeitung verschiedenster Bauteile. Sollten die angegebenen Bedingungen bei spezifischen Bauteilen mitunter nicht direkt zu einem optimalen Ergebnis führen, können die Verarbeitungsbedingungen angepasst werden. Bei Verarbeitungsproblemen kann der technische Informationsservice der Celanese kontaktiert werden. M1 WZ Auswerferseite M2 WZ Düsenseite M Schmelze D Düse n 1 P Sp P St P N Verarbeitungstemperaturen in C M1 M2 M D Max. Verweilzeit Zylinder 20 min bei M = 210 C Einspritzzeit [s] 0,5-1 Wandstärke s [mm] Einspritzdruck p Sp = MPa (Typ: MPa) Nachdruckzeit [s] 2-3 Wandstärke s 2 [mm] Nachdruck p N = MPa (Typisch: MPa) Restkühlzeit [s] 2-3 Wandstärke s 2 [mm] Staudruck p St = 4-8 MPa Düsenart offen od. Verschlussdüse, vorzugsw. offen Schneckenumfangsgeschwindigkeit n s = v s / d v s (Umfangsgeschwindigkeit) 0,2-0,5 m/s Vortrocknung Bei ungünstigen Lagerbedingungen: Tr = C, 3-4 h 7

8 ENGINEERED MATERIALS celanese.com/engineered-materials Engineered Materials Kontakt-Information Celanex Thermoplastische Polyester (PBT) Europa Am Unisys-Park 1, Sulzbach, Deutschland Hostaform und Celcon Polyoxymethylen Copolymer (POM) Product Information Service t: +(00) t: +49-(0) e: Celstran, Compel und Factor Langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT) Celstran Endlosfaserverstärke Thermoplaste (CFR-TP) Fortron Polyphenylensulfid (PPS) GUR Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMW-PE) Impet Thermoplastische Polyester (PET) Amerika 8040 Dixie Highway, Florence, KY USA Product Information Service t: t: Customer Service t: t: e: Riteflex Thermoplastische Polyesterelastomere (TPC-ET) Thermx Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT) Vandar Thermoplastische Polyester-Blends (PBT) Vectra und Zenite Flüssigkristalline Polymere (LCP) Asien 4560 Jinke Road, Zhang Jiang Hi Tech Park Shanghai PRC Customer Service t: f: e: 2014 Celanese oder verbundene Unternehmen. Alle Rechte vorbehalten. Die vorliegende Publikation basiert auf dem Kenntnisstand von Celanese zu diesem Zeitpunkt. Celanese ist nicht zu ihrer Aktualisierung verpflichtet. Da Celanese keinen Einfluss darauf hat unter welchen Bedingungen ein Produkt eingesetzt wird, schließt Celanese jedwede ausdrückliche oder stillschweigende Gewährleistung aus. Auch eine Haftung in Verbindung mit dem Gebrauch dieser Information ist ausgeschlossen. Keine der in diesem Dokument enthaltenen Informationen oder Aussagen sind als Erteilung einen Lizenz an einem Patent oder als Empfehlung zur Verletzung eines Patents zu betrachten. Celanese oder das eingetragene C-Ball-Design und alle hier aufgeführten Warenzeichen mit, TM, SM, sofern nicht anders ausgewiesen, sind Warenzeichen der Celanese oder verbundenen Unternehmen.