1. Auswahl des geeigneten Basisharzes
Anwendungen von TPEE (Thermoplastisches Polyesterelastomer): TPEE besitzt eine hohe Hitzebeständigkeit mit einem Schmelzpunkt, der typischerweise zwischen 150 und 200 Grad liegt. Bei Anwendungen, bei denen eine hohe Hitzebeständigkeit eine entscheidende Anforderung ist, kann TPEE als Basisharz in Betracht gezogen werden oder sein Anteil innerhalb eines Mischmaterials kann erhöht werden. Beispielsweise können Komponenten, die sich in der Nähe von Automobilmotoren befinden-wie Antriebsriemen und Dichtungen-, durch die Verwendung von TPE-Materialien auf TPEE-Basis den vom Motor erzeugten hohen Temperaturen besser standhalten.
Auswahl von TPV (Thermoplastisches Vulkanisat): TPV-Materialien weisen außerdem eine gute Hitzebeständigkeit auf und sind im Allgemeinen in der Lage, hohen Temperaturen im Bereich von 130 bis 150 Grad standzuhalten. TPV wird durch einen als dynamische Vulkanisation bekannten Prozess hergestellt, bei dem eine Gummiphase in einer kontinuierlichen Kunststoffmatrix hochdispers verteilt ist; Diese einzigartige Struktur verleiht dem Material eine hervorragende Hitzebeständigkeit. Für Anwendungen, die eine stabile Leistung bei erhöhten Temperaturen erfordern-z. B. Autokühlerschläuche-, ist TPV eine ausgezeichnete Wahl.
2. Einarbeitung hitzebeständiger Zusatzstoffe
Zusatz von Antioxidantien: Antioxidantien verhindern oder verzögern Oxidationsreaktionen in TPE-Materialien bei hohen Temperaturen und erhöhen so deren Hitzebeständigkeit. Häufige Beispiele sind gehinderte Phenol-Antioxidantien und Phosphit-Antioxidantien. Beispielsweise können gehinderte Phenol-Antioxidantien freie Radikale abfangen und so den durch Oxidation verursachten Abbau von TPE-Materialien sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Endverwendung verhindern. Typischerweise werden Antioxidantien in einer Konzentration von etwa 0,1 % bis 1 % zugesetzt; Die genaue Dosierung sollte auf der Grundlage der spezifischen Art des TPE-Materials und seiner tatsächlichen Betriebsumgebung bestimmt werden.
Einsatz von Hitzestabilisatoren: Hitzestabilisatoren dienen dazu, thermische Zersetzungsreaktionen innerhalb von TPE-Materialien bei hohen Temperaturen zu hemmen. Bei Halogen-haltigen TPE-Materialien-wie solchen auf Basis von chloriertem Polyethylen (CPE)- kann die Zugabe von Metallseifen-Hitzestabilisatoren (z. B. Calciumstearat, Zinkstearat) die Hitzebeständigkeit wirksam verbessern. Diese Hitzestabilisatoren reagieren mit dem bei der Zersetzung entstehenden Chlorwasserstoff und verhindern so, dass dieser den weiteren Abbau des Materials katalysiert.
3. Optimierung von Mischsystemen
Mischen mit hitzebeständigen Polymeren: Das Mischen von TPE-Materialien mit Polymeren mit hervorragender Hitzebeständigkeit ist eine wirksame Methode zur Verbesserung der thermischen Stabilität. Beispielsweise kann TPE mit Hochleistungspolymeren wie Polyimid (PI) oder Polyphenylenoxid (PPO) gemischt werden. PI weist eine außergewöhnlich hohe Temperaturbeständigkeit mit einer langfristigen Betriebstemperatur von über 260 Grad auf, während PPO auch eine relativ hohe Wärmeformbeständigkeit aufweist, typischerweise um die 190 Grad. Durch Mischen können die hitzebeständigen Eigenschaften dieser Polymere dem TPE-Material verliehen werden; Allerdings muss sorgfältig auf die Kompatibilität zwischen den gemischten Komponenten geachtet werden, und zur Verbesserung dieser Kompatibilität sind in der Regel Kompatibilisatoren erforderlich.
Anpassung des Füllstoffsystems: Auch die gezielte Zugabe anorganischer Füllstoffe kann die Hitzebeständigkeit von TPE-Materialien verbessern. Beispiele hierfür sind die Zugabe von Glasfasern, Glimmerpulver oder Talkumpuder. Glasfasern, die für ihre hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit bekannt sind, bilden bei Zugabe ein verstärkendes Netzwerk innerhalb der TPE-Matrix und verbessern so die thermische Stabilität und die mechanischen Eigenschaften des Materials. Im Allgemeinen kann die Einarbeitung von Glasfasern in einer Konzentration von etwa 10 bis 30 % die Hitzebeständigkeit von TPE erheblich steigern; Dies kann jedoch gleichzeitig zu einer Verringerung der Flexibilität des Materials führen, was eine Abstimmung auf der Grundlage spezifischer Anwendungsanforderungen erforderlich macht.
4. Verbesserung der Verarbeitungstechniken
Erhöhung der Verarbeitungstemperatur und des Verarbeitungsdrucks: Während der Verarbeitung von TPE-Materialien kann eine entsprechende Erhöhung der Verarbeitungstemperatur und des Verarbeitungsdrucks zu einer größeren Regelmäßigkeit und Kompaktheit in den Molekülketten des Materials führen und dadurch seine Hitzebeständigkeit verbessern. Beispielsweise erleichtert bei Spritzgussverfahren eine Erhöhung der Einspritztemperatur und des Haltedrucks eine bessere Füllung des Formhohlraums durch das TPE-Material und fördert eine bessere Ausrichtung der Molekülketten unter Bedingungen hoher-Temperatur und hohem-Druck. Es ist jedoch unbedingt zu beachten, dass die Verarbeitungstemperaturen und -drücke nicht zu hoch eingestellt werden dürfen, da dies zu einer Materialdegradation oder einer Verschlechterung der Leistung führen kann.
Implementierung von Nachbehandlungen: Wenn geformte TPE-Produkte geeigneten Nachbehandlungen-wie z. B. Glühen- unterzogen werden, können ihre Eigenschaften weiter verbessert werden. Beim Glühen wird das Produkt auf eine Temperatur erhitzt, die über der vorgesehenen Gebrauchstemperatur, aber unter seinem Schmelzpunkt liegt, diese Temperatur für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten und anschließend langsam abkühlen gelassen. Dieser Prozess dient dazu, interne Restspannungen innerhalb des Produkts abzubauen, wodurch sich die Molekülketten entspannen und geordneter werden können, wodurch sowohl die Hitzebeständigkeit als auch die Dimensionsstabilität des Materials verbessert werden. Beispielsweise kann das Glühen bei bestimmten Präzisions-TPE-Komponenten deren Leistung in Umgebungen mit hohen Temperaturen effektiv verbessern.