28/09/2010

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Metallträgerersatz mittels PP und EPDM reduziert Kosten bei Automobil-Dichtungsprofilen

Durch die Verwendung hochwertiger technischer Kunststoffe anstelle von Metall als Konstruktionswerkstoff konnte sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Zuverlässigkeit von modernen Fahrzeugen erheblich gesteigert werden. Seit kurzer Zeit bietet Troester GmbH & Co. KG deshalb ein Extrusionsverfahren an, mit dem sich der flexible Metallträger in dynamischen Karosseriedichtungen auf einfache Weise durch einen technischen Kunststoff ersetzen lässt. Bei dem patentierten Herstellungsverfahren wird im Spritzkopf ein flexibler U-förmiger Festigkeitsträger mittels sequentieller Coextrusion erzeugt und im selben Schritt zusammen mit allen weiteren funktionellen Komponenten der Dichtung ausgeformt. Der Aufbau des erzeugten Festigkeitsträgers mit seinen wechselweise angeordneten, harten und weichen Segmenten ähnelt dabei einer Wirbelsäule. Wie bei dieser, ermöglicht das neue Verfahren höchste Stabilität bei geringem Gewicht in Kombination mit guter Flexibilität in Längsrichtung. Die U-förmigen Abschnitte der Hartkomponente ermöglichen dabei die erforderliche hohe Klemmkraft, die Weichkomponente sorgt, analog zur Bandscheibe, für eine ausgezeichnete Flexibilität des Festigkeitsträgers. Produktmuster des neuen Dichtungsprofils Neben den Kosten des Metallträgers und dessen Anfälligkeit für Korrosion entfällt bei dem neuen Verfahren auch das komplette Metallband-Handling in Form von Speicher- und Biegeeinrichtungen. Abhängig davon, ob der Kunde den Schwerpunkt mehr auf Kosteneinsparung und Wirtschaftlichkeit oder mehr auf Gewichtsreduzierung und Recycling legt, stehen verschiedene Materialkombinationen für den neuen Festigkeitsträger zur Verfügung. Wirtschaftlichkeit im neuen Verfahren
Maximale Wirtschaftlichkeit ergibt sich für das neue Verfahren bei Verwendung von hochgefülltem Polypropylen (PP) in Kombination mit einer EPDM-Profilmischung als Weichkomponente.Ohne wesentliche Änderung im Ablauf der üblichen EPDM-Verarbeitung, ergibt sich dadurch bereits eine Materialkosteneinsparung von mehr als 20 % im Vergleich zum herkömmlichen EPDM-Profil mit Metallverstärkung.Gegenüberstellung MaterialkostenDie erforderliche thermische Trennung der Materialien im Spritzkopf kann auf verschiedene Weise erfolgen und ist im Sequenzkopf bereits integriert. Vorhandene Vulkanisationseinrichtungen werden auch bei dem neuen Verfahren in üblicher Weise weiterverwendet. Ein frühzeitiger Eintrag von Mikrowellenenergie in das Profil stellt dabei die Formstabilität des Profilquerschnitts im nachfolgenden Verlauf der Behandlung sicher. Durch den ausvulkanisierten Gummianteil erhält das Profil auch ohne Metallverstärkung somit eine ausreichende Festigkeit, um alle weiteren Behandlungsschritte ohne Verformung zu durchlaufen. Bei üblicher Produktionsgeschwindigkeit von etwa 20 m/min erfolgt nach der Vulkanisation dann das Abkühlen des fertigen Profils mittels Sprühkühlung. Dabei wird die endgültige Querschnittsform, insbesondere die Stellung des U-förmigen Klemmfußes, durch ein mechanisch geführtes Abkühlen des Polypropylenanteils am Ende der Linie festgelegt. Recycling und Gewichtsreduzierung
Liegt der Schwerpunkt hingegen bei Recycling und Gewichtsreduzierung, ist eine Materialkombination aus Polypropylen und thermoplastischem Elastomer (TPE) zu bevorzugen. Bei Verwendung von TPE und Poly­propylen anstelle von EPDM und Metall ist eine Gewichtsreduzierung von über 35 %, bezogen auf die komplette Dichtung, ohne weiteres möglich. Aufgrund ähnlicher Verarbeitungstemperaturen ist bei dieser Materialkombination eine thermische Trennung im Spritzkopf nicht erforderlich. Auch findet das mechanisch geführte Abkühlen des Profils, wie beim Kalibrieren üblich, direkt nach dem Spritzkopf und nicht wie beim EPDM am Ende der Linie statt. In Bezug auf Produktivität ergeben sich dadurch jedoch Nachteile im Vergleich zum EPDM, da das TPE-Profil direkt nach dem Werkzeugaustritt weder zugfest noch formstabil ist. Die maximal mögliche Liniengeschwindigkeit beschränkt sich bei dieser Materialkombination deshalb auf etwa 12 m/min. Zusätzlich sind die Materialkosten einer TPE-Polypropylen-Lösung im Gegensatz zu EPDM-Polypropylen höher, können aufgrund der einfacheren Linienausstattung aber z. T. kompensiert werden, da keine Vulkanisationstechnik mehr erforderlich ist.In Zusammenarbeit mit einem namhaften Profilhersteller werden komplette Dichtungen als Evaluationsmuster bis Ende 2010 gefertigt und ab Mitte 2011 an Fahrzeugen erprobt.

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