Der neue Superheld für Ingenieure. Ultramid Advanced N für anspruchsvolle Anwendungen

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1 Der neue Superheld für Ingenieure für anspruchsvolle Anwendungen

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3 ULTRAMID ADVANCED N Das langkettige Hochleistungspolyphthalamid (PPA) der BASF 3 Inhaltsverzeichnis EINLEITUNG MATERIALEIGENSCHAFTEN PORTFOLIO ULTRAMID ADVANCED N FÜR DIE AUTOMOBIL- UND TRANSPORTINDUSTRIE ULTRAMID ADVANCED N FÜR DIE E&E-INDUSTRIE ULTRAMID ADVANCED N FÜR ANDERE BRANCHEN PROBLEMLOSE VERARBEITUNG VON ULTRAMID ADVANCED N ULTRAMID ADVANCED N PRÄZISE BAUTEILAUSLEGUNG MIT ULTRASIM 18

4 4 ULTRAMID ADVANCED N Das langkettige Hochleistungspolyphthalamid (PPA) der BASF das langkettige Hochleistungspolyphthalamid (PPA) der BASF Die technischen Kunststoffe des Ultramid -Portfolios finden bereits seit längerer Zeit sehr erfolgreich Anwendung als Metallersatz. Dank dieser BASF-Materialien können leichte, leistungsfähige Kunststoffbauteile in vielen unterschiedlichen Branchen, z.b. in der Automobil- und der E&E-Industrie, eingesetzt werden. In den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an diese Kunststoffbauteile drastisch erhöht. Das ist vor allem auf Trends wie fortschreitende Miniaturisierung, höhere Effizienzvorgaben und funktionale Integration zurückzuführen. Besonders die Forderungen nach guten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und nach der Beständigkeit gegenüber Chemikalien oder feuchten Einsatzumgebungen haben den Bedarf nach neuen Hochleistungskunststoffen geweckt, die auch unter diesen anspruchsvollen Bedingungen funktionieren. Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat die BASF jetzt entwickelt. Dabei handelt es sich um ein neues Compound-Portfolio, das auf Polyphthalamiden mit langen Alkylketten basiert. Aufgrund ihrer teilaromatischen chemischen Struktur bieten diese Kunststoffe ausgezeichnete Mechanik bei höheren Temperaturen. Darüber hinaus sind sie dank ihrer hydrophoben Eigenschaften beständig gegen Feuchtigkeit und aggressive Medien, wobei sie gleichzeitig nichts an ihrer Festigkeit einbüßen. Durch ihre geringe Wasseraufnahme erreichen die Materialien in feuchten Umgebungen eine Dimensionsstabilität, die zu den höchsten aller Polyamide gehört (Abb. 1). Mit diesen hervorragenden Eigenschaften bietet sich als idealer Werkstoff für Probleme in vielen anspruchsvollen Anwendungen an der Superheld für Ingenieure mit neuen Herausforderungen! Stabile Mechanik bei höheren Temperaturen Hervorragende chemische Beständigkeit Perfektes bleifreies Löten Hohe Dimensionsstabilität

5 ULTRAMID ADVANCED N Das langkettige Hochleistungspolyphthalamid (PPA) der BASF 5 Unpolarität Chemische Beständigkeit Geringe Wasseraufnahme Dimensionsstabilität Ultramid Advanced N Langkettiges PPA Ultramid T Ultramid A & B PPA PA-6 PA-66 T g Abb. 1: Verhalten verschiedener Ultramid -Typen bei höheren Temperaturen und in feuchter/nasser Umgebung oder in Kontakt mit anspruchsvollen Medien

6 6 ULTRAMID ADVANCED N Für zahlreiche anspruchsvolle Bauteile in allen Industrien das PPA der BASF für zahlreiche anspruchsvolle Bauteile in allen Industrien bietet: ausgezeichnete mechanische Eigenschaften bei bis zu 125 C und im konditionierten oder feuchten Zustand (Abb. 2) äußerst geringe Wasseraufnahme und somit hohe Dimensionsstabilität und geringen Einfluss auf die Materialeigenschaften (Abb. 3) Beständigkeit gegen viele anspruchsvolle Medien wie heißes Öl, Kühlflüssigkeiten, aggressive Brennstoffe, Säuren, Kalzium- oder Zinkchloridlösungen ausgezeichnetes Verschleißverhalten und sehr gute Abriebfestigkeit einfache Verarbeitung mit breitem Parameterfenster und guter Fließfähigkeit mehrere Bearbeitungsmöglichkeiten wie Schweißen, Laserbeschriftung, Reflow-Löten Um viele Anwendungen zu ermöglichen, hat die BASF mehrere - Typen entwickelt vom unverstärkten Werkstoff bis hin zu Compounds, die mit Glasoder Kohlefasern sowie mineralischen Füllstoffen in unterschiedlichen Füllgehalten verstärkt sind. Je nach Anforderungen der jeweiligen Anwendung sind auch verschiedene Wärmestabilisa toren sowie flammgeschützte Typen verfügbar. Mit diesen Eigenschaften ist in folgenden Bereichen einsetzbar: in der Transportindustrie, besonders in Anwendungen, wo eine konstante Mechanik im feuchten und trockenen Zustand über einen Temperaturbereich von -40 C bis über 85 C und die Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien gefordert ist in der E&E-Industrie, besonders in anspruchsvollen SMT-Anwendungen (Surface Mount Technology), wo eine äußerst geringe Feuchtigkeitsaufnahme und ein hoher Schmelzpunkt erforderlich sind und die Kombination mit Flammschutzmitteln möglich ist in Anwendungen für verschiedene Industrien, wo es besonders auf die Beständigkeit gegen Wärme, Feuchtigkeit, aggressive Medien oder Abrieb und Verschleiß ankommt Stabile Mechanik bei höheren Temperaturen Hervorragende chemische Beständigkeit Perfektes bleifreies Löten Hohe Dimensionsstabilität

7 ULTRAMID ADVANCED N Für zahlreiche anspruchsvolle Bauteile in allen Industrien 7 Speichermodul G [MPa] % LFX kond. kond. PA 66 kond. Wassergehalt (%) 2 PA6T 35 % GF 35 % GF verschiedene verstärkte Typen verfügbar geringe Wasseraufnahme und hoher T g Umfang des Ultramid Advanced N-Portfolios Temperatur [ C] Abb. 2: Mechanik bei höheren Temperaturen und im konditionierten Zustand: Vergleich von mit PA66 Tage Abb. 3: Feuchtigkeitsaufnahmetest bei 70 C und 62 % relativer Luftfeuchtigkeit: Vergleich von mit PA6T (beide mit 35 % GF)

8 8 ULTRAMID ADVANCED N Umfangreiches Portfolio für spezielle Anforderungen umfangreiches Portfolio für spezielle Anforderungen BASF bringt als Portfolio mit unterschiedlichen Typen auf den Markt, um spezielle Kundenanforderungen zu erfüllen. Das F&E-Team der BASF arbeitet an der kontinuierlichen Weiterentwicklung dieses Portfolios mit zusätzlichen spezialisierten Compounds, um die Einsatzmöglichkeiten der Materialien zu erweitern und ihre Leistungsfähigkeit zu steigern. Kontaktieren Sie uns, um mehr über die Fähigkeiten unseres Superhelden zu erfahren! Wir helfen Ihnen, das geeignete Material für Ihre Anwendung zu finden. Das Portfolio setzt sich zunächst aus den folgenden Compounds zusammen: unverstärkt: sehr zäher Werkstoff mit hoher Beständigkeit gegen Verschleiß und Abrieb verschiedene glasfaserverstärkte Typen mit unterschiedlichen Kombinationen von Wärmestabilisatoren und Farben sowie guter Fließfähigkeit oder zusätzlicher Zähigkeit Compounds mit höchster Steifigkeit für hervorragende mechanische Eigenschaften, verstärkt mit Langglas- oder Kohlefasern mehrere weitere Sondertypen: z.b. UL94-V0 (flammgeschützt), ein mineralverstärktes Compound mit geringstem Verzug und hoher Reflektivität ultraplaste.infopoint@basf.com Alle Typen sind für die Spritzgussverarbeitung besonders gut geeignet.

9 ULTRAMID ADVANCED N Umfangreiches Portfolio für spezielle Anforderungen 9 Type Wärmestabilisierung Farbe Beschreibung unverstärkt UN mittel (H) farblos unverstärkt, für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Beständigkeit gegen Verschleiß und Abrieb 30 % GF mittel (H) LS schwarz 30 % glasfaserverstärkt, wärmestabilisiert, hohe Fließfähigkeit, für E&E-Anwendungen, JEDEC Klasse 1 glasfaserverstärkt 30 % GF 35 % GF hoch (W) mittel (H) LS schwarz LS schwarz oder farblos 30 % glasfaserverstärkt, gute Wärmestabilisierung, hohe Fließfähigkeit, für E&E-Anwendungen, JEDEC Klasse 1 35 % glasfaserverstärkt, wärmestabilisiert, hohe Zähigkeit, für Anwendungen im Automobilbereich 35 % GF hoch (W) LS schwarz 35 % glasfaserverstärkt, hohe Wärmestabilisierung, hohe Zähigkeit, für Anwendungen im Automobilbereich 30 % GF flammgeschützt mittel LS schwarz 30 % glasfaserverstärkt, wärmestabilisiert, Flammschutzmittel ohne Halogene, erfüllt UL 94-V0, hohe Fließfähigkeit, für E&E-Anwendungen, JEDEC Klasse 1 45 % GF flammgeschützt mittel LS schwarz 45 % glasfaserverstärkt, wärmestabilisiert, Flammschutzmittel ohne Halogene, erfüllt UL 94-V0, gute Fließfähigkeit, für E&E-Anwendungen, JEDEC Klasse 1 Sondertypen 50 % LGF hoher E-Modul hohe Reflektivität mittel (H) schwarz 50 % verstärkt mit Langglasfasern, wärmestabilisiert, mit hoher Steifigkeit und höchster Zähigkeit, für Anwendungen im Automobilbereich mittel (H) schwarz kohlefaserverstärkt für höchsten E-Modul und Steifigkeit, für Anwendungen im Automobilbereich mittel (H) weiß hohe Fließfähigkeit, hervorragende Reflektivität und Reflektivitätsretention, für LED-Anwendungen geringer Verzug mittel (H) schwarz minimaler Verzug, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hohe Fließfähigkeit und Farbbeständigkeit, für E&E-Anwendungen

10 10 ULTRAMID ADVANCED N Für die Automobil- und Transportindustrie für die Automobil- und Transportindustrie Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und seines geringen Gewichts findet Ultramid breite Anwendung in der Automobil- und Transportindustrie. Als Werkstoff der Ultramid -Familie bietet außerdem ausgezeichnete mechanische Eigenschaften: ist einer der PPA-Kunststoffe mit der höchsten Zähigkeit auf dem Markt. Neben seiner Leistungsfähigkeit unter Normalbedingungen erweitert Ultramid Advanced N die Einsatzmöglichkeiten von Ultramid auf Bereiche, in denen eine äußerst hohe Beständig keit gegen Feuchtigkeit und Chemikalien auch in Verbindung mit höheren Temperaturen gefordert wird. ist beständig gegen aggressive Medien wie: Anwendungsbeispiel aus der Automobilindustrie: Thermostatgehäuse bietet ausgezeichnete mechanische Eigenschaften bei höheren Temperaturen sowie eine lange Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, z.b. einer 1:1-Mischung aus Glysantin und Wasser bei Temperaturen von bis zu 135 C für mehr als Stunden. Die im Vergleich zu anderen PPA-Werkstoffen gute Fließfähigkeit ermöglicht die Konstruktion von anspruchsvollen Bauteilen wie Thermostatgehäusen: Diese benötigen eine hohe Hydrolysebeständigkeit und Steifigkeit. Kühlerflüssigkeiten, z.b. Glysantin /Wasser bei bis zu 135 C für > h (Abb. 4) Kalzium- oder Zinkchloridlösungen verschiedene Säuren wie Essigsäure oder Mischungen aus Salzsäure, Salpetersäure und Schwefelsäure aggressive Brennstoffe, z.b. mit hohem Ethanol- oder Methanolgehalt Motor- und Getriebeöle

11 ULTRAMID ADVANCED N Für die Automobil- und Transportindustrie 11 Kontaktieren Sie uns, um mehr über die Fähigkeiten unseres Superhelden zu erfahren! Er hilft Ihnen, Ihre Herausforderungen in der Automobilindustrie zu meistern. ultraplaste.infopoint@basf.com, Zugfestigkeit [MPa] Glysantin /Wasser kond % h 50h 500h 1000h 2000h 3000h Abb. 4: 35 % GF behält nach der Lagerung in einer Mischung aus Glysantin und Wasser bei 135 C für Stunden über 50 % seiner anfänglichen Zugfestigkeit bei.

12 12 ULTRAMID ADVANCED N Für die E&E-Industrie für die E&E-Industrie Seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die äußerst geringe Wasser auf - nahme, die guten Isolationseigenschaften und die flammgeschützten Typen machen zu einem interessanten Material für Anwendungen in der Elektrotechnik und Elektronik. bietet besondere Vorteile und ist anderen HTPA- und PPA-Kunststoffen überlegen: keine Blasenbildung (Blistering) bei SMT-Anwendungen (Surface Mount Technology) dank geringer Wasseraufnahme und guter Temperaturbeständigkeit, z.b. JEDEC/IPC J-STD-020, Klasse 1 (Abb. 6) problemloses Spritzgießen: hohe Fließfähigkeit, gute Schmelzestabilität, maximal reduzierte Werkzeugablagerungen mit FR-Type sehr hohe Kriechstromfestigkeit mit CTI-Werten bei 600 V (Klasse 0) für die Marken mit 30 % GF, sowohl mit als auch ohne Flammschutzmittel (Abb. 5) Flammschutzsystem ohne Halogene, mit UL 94-V0 für Wanddicken ab 0,4 mm und 5VA für > 1,5 mm geringste Migration der Flammschutzmittel dank hoher Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit (Abb. 6 und 7) sehr gute Oberflächenqualität, perfekt geeignet für Laserbeschriftung Anwendungsbeispiel aus der E&E-Industrie: LED-Halterungen bietet eine ausgezeichnete Ausgangsreflektivität und eine hervorragende Reflektivitätsretention auch nach thermischer Alterung und Lichtalterung. Das sind die Grundanforderungen an ein LED-Material für das SMT-Verfahren. Dank seiner geringen Feuchtigkeitsaufnahme, der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und der guten Haftung an Silikon eignet sich für Gehäuse und Halterungen, die in LED-Reflektoren eingesetzt werden. Abb. 5: Gelbe Karte UL 94 für 40 G6 FR (verstärkt mit 30 % Glasfasern, Flammschutz ohne Halogene)

13 ULTRAMID ADVANCED N Für die E&E-Industrie 13 Kontaktieren Sie uns, um mehr über die Fähigkeiten unseres Superhelden zu erfahren! Er hilft Ihnen, Ihre Herausforderungen in der E&E-Industrie zu meistern. ultraplaste.infopoint@basf.com, Abb. 6: Oberfläche nach Wärmebehandlung (Reflow-Löten) links: Standard-PPA mit Blasen (blistering) rechts: 30 % GF FR Abb. 7: Nass-/Trocken-Wechsellagerungstest, der die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit zeigt: links: Standard-PPA/FR mit sichtbaren Oberflächenschäden durch Migration des Flammschutzmittels rechts: glatte Oberfläche mit 30 % GF FR wegen minimaler Migration des Flammschutzmittels

14 14 ULTRAMID ADVANCED N Für andere Branchen für andere Branchen Neben dem Einsatz in Elektronik- und Transportanwendungen hat auch enormes Potenzial als Problemlöser in anderen Branchen, in denen schwierige Herausforderungen zu bewältigen sind. Beispiel: Zahnrad Seine außerordentliche Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß zusammen mit seinen guten mechanischen Eigenschaften und der hohen Dimensionsstabilität machen zu einem hervorragenden Werkstoff für Zahnräder. Seine guten Gleitreibeeigenschaften, aber auch seine hohe Glasübergangstemperatur und der hohe Schmelzpunkt ermöglichen den Einsatz des Werkstoffs in kleinen Motoren und bei hohen Betriebstemperaturen (Abb. 8). Ein anderes Beispiel sind Teile für Pumpen. Hier ist der ideale Werkstoff, weil er gegen Hydrolyse sowie Motoren- und Getriebeöle sehr beständig ist und eine hohe Dimensionsstabilität aufweist. Seine ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften bei höheren Temperaturen und in feuchten Umgebungen werden bei anspruchsvollen Kabelbindern genutzt, beispielsweise in heißen Motoren, wo die erforderliche Festigkeit und Widerstandsfähigkeit mitbringt.

15 ULTRAMID ADVANCED N Für andere Branchen 15 Kontaktieren Sie uns, um mehr über die Fähigkeiten unseres Superhelden zu erfahren! Er hilft Ihnen, anspruchsvolle Anwendungen zu entwickeln. ultraplaste.infopoint@basf.com, Reibungskoeffizient 0,10 0,08 0,06 POM Schubspannung [MPa] POM bei 120 C +40 % höhere Festigkeit Schubspannung [MPa] bei 170 C 0,04 15 höhere Temperatur: Schmelzpunkt von POM < 178 C > 300 C ,02 5 0, Zeit [s] Verschiebung [mm] Verschiebung [mm] Abb. 8: Experiment, das den konstanten Reibungskoeffizienten (coefficient of friction = COF) für ungefülltes im geschmierten Zustand zeigt (bei 80 C, links): Die COF-Werte liegen ähnlich hoch wie die der POM-Referenz. Bauteile aus weisen bei bis zu 120 C eine um mehr als 40 % höhere Festigkeit auf als POM (Schubspannung, ASTM D7078, Mitte). Im Gegensatz zu POM können sie bei Temperaturen von über 170 C eingesetzt werden (rechts).

16 16 ULTRAMID ADVANCED N Problemlose Verarbeitung : problemlose Verarbeitung kann mit üblichen Spritzgussmaschinen verarbeitet werden. Der Werkstoff verfügt über ein breites Verarbeitungsfenster mit einer Schmelzetemperatur von 310 C bis 340 C und einer Werkzeugtemperatur von 100 C bis 160 C. Ultramid Ad vanced N ist unempfindlich gegenüber wechselnden Verarbeitungsbedingungen bei Dosier- oder Einspritzgeschwindigkeit. Es kann mit Heißkanalsystemen und Nadelventildüsen verarbeitet werden. Die Fließfähigkeit der verschiedenen -Typen wird in Abb. 9 gezeigt. Die verschiedenen Werkstoffe wurden bei einer Schmelzetemperatur von 330 C und einer Werkzeugtemperatur von 140 C bei konstanter Einspritzgeschwindigkeit und konstantem Einspritzdruck verarbeitet. Die angegebenen Werte sind ein Maß für die Fließfähigkeit und zeigen den maximalen Fließweg bis zum Erstarren für eine Fließspirale mit einer Dicke von 2 mm. Eine detaillierte Verarbeitungsanleitung ist verfügbar, um optimale Bedingungen für das Spritzgießen zu ermöglichen. 50 % LGF 35 % GF 30 % GF, FR-Type 30 % GF unverstärkt Länge der Fließspirale [mm] Abb. 9: Maximale Fließwege verschiedener -Typen bis zum Erstarren (Fließspirale mit 2 mm Dicke)

17 ULTRAMID ADVANCED N Unkomplizierte Weiterverarbeitung 17 : unkomplizierte Weiterverarbeitung Kunststoffbauteile aus können in zahlreichen Verfahren weiterverarbeitet werden: Mittels Vibrations- oder Laserschweißen lassen sie sich zu komplexen Bauteilen zusammenfügen. Die meisten Typen können laserbeschriftet werden. Auf glatten Oberflächen sind die Beschriftungen sehr kontrastreich (Abb. 10). Bei E&E-Anwendungen können mittels Reflow-Löten elektronische Bauteile gefertigt und eingebaut werden. Dank seiner geringen Wasseraufnahme weist Ultramid Advanced N auch bei Temperaturen von bis zu 260 C eine blasenfreie Oberfläche auf. Weitere Details zur Verarbeitung sind zu den einzelnen Typen erhältlich. Abb. 10: Teile aus lassen sich ausgezeichnet laserbeschriften. Stabile Mechanik bei höheren Temperaturen Hervorragende chemische Beständigkeit Perfektes bleifreies Löten Hohe Dimensionsstabilität

18 18 ULTRAMID ADVANCED N Präzise Bauteilauslegung mit Ultrasim : präzise Bauteilauslegung mit Ultrasim Das BASF-Simulationsinstrument Ultrasim wird bei der Auslegung von Bauteilen aus allen Industrien eingesetzt. Beispiele finden sich im Fahrzeug- und Maschinenbau, im Bauwesen, in Handwerks- und Haushaltsgeräten sowie in Bauteilen für den Sportund Freizeitbereich. Optimiertes Bauteil CAD Neben der präzisen Vorhersage des Bauteilverhaltens in Abhängigkeit von Herstell parametern, Faseranisotropie und Belastungsrichtung oder -geschwindigkeit lässt sich mit der mathematischen Bauteiloptimierung die bestmögliche Gestaltung unter gegebenen Bedingungen ermitteln. BASF hat durch entsprechend angepasste Modelle das Berechnungswerkzeug so weiter entwickelt, dass auch Bauteile aus simuliert werden können. Spannungsverlauf und Materialbeanspruchung Füllstudie Ultrasim stellt somit ein einzigartiges Instrument dar, um Kundenbauteile in einer sehr frühen Phase lastengerecht zu optimieren. Durch die präzisen Vorhersagen können Kosten und Zeit für Prototypen oder umfangreiche Korrekturen von Werkzeugen ver - mieden werden. Verlauf der Bindenähte Faserorientierung Abb. 11: Ablauf der Bauteilauslegung mittels Ultrasim, dem Simulationstool der BASF

19 Kontaktieren Sie uns, um mehr über die Fähigkeiten unseres Superhelden zu erfahren! Er hilft Ihnen, anspruchsvolle Anwendungen zu entwickeln

20 Zur Beachtung Die Angaben in dieser Druckschrift basieren auf unseren derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen. Sie befreien den Verarbeiter wegen der Fülle möglicher Einflüsse bei Verarbeitung und Anwendung unseres Produktes nicht von eigenen Prüfungen und Versuchen. Eine Garantie bestimmter Eigenschaften oder die Eignung des Produktes für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abgeleitet werden. Alle hierin vorliegenden Beschreibungen, Zeichnungen, Fotografien, Daten, Verhältnisse, Gewichte u. Ä. können sich ohne Vorankündigung ändern und stellen nicht die vertraglich vereinbarte Beschaffenheit des Produktes dar. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestimmungen sind vom Empfänger unseres Produktes in eigener Verantwortung zu beachten. ( September 2016 ) Besuchen Sie auch unsere Internetseiten: Bei technischen Fragen zu den Produkten ( Welt ) wenden Sie sich bitte an den Ultra-Infopoint: ( Europa ) Die einzelnen Produktauftritte finden Sie unter: /Produktname z. B. /ultramid Broschürenanforderung: PM / K, F 204 Fax: Weitere Informationen zu finden Sie im Internet unter: PME 1609 BD = eingetragene Marke der BASF SE