Свържете пластмасата и метала здраво и по неръждаем начин
Сигурната, устойчива на среда и корозия връзка между метал и пластмаса е от все по-голямо значение, особено при леката конструкция. (Източник на изображението: Akro-Plastic)
Хибридните компоненти са особено широко разпространени в автомобилната индустрия, тъй като в идеалния случай съчетават положителните свойства на използваните материали и също така отварят възможности за намаляване на теглото. В допълнение към чистите пластмасови разтвори, направени от комбинация от термопластични и органични ленти или UD ленти (еднопосочни ленти), по-специално хибридни компоненти, при които металните части са свръхналепени с пластмаса, днес имат твърдо място в много приложения.
Тези компоненти много често са подложени на натоварвания при огъване. Външните слоеве трябва да поемат най-големите натоварвания, докато неутралното влакно остава ненатоварено. Поради това се правят опити компонентът да бъде възможно най-твърд в крайните слоеве. В случай на компоненти, които са изцяло изработени от пластмаса, конструкцията може да бъде постигната само чрез удебеляване или оребряване на ръбовите слоеве и по този начин заема по-голямо пространство.
Свържете пластмаса и метал
По-спестяващ място метод е изграждането на хибриден компонент, изработен от метал и пластмаса. Металът осигурява висока твърдост в ръбовия слой, а пластмасата с ниската си плътност допринася за значително намаляване на теглото и благодарение на своята жилавост пренася срязването, въведено в компонента - при условие, че има оптимална връзка на комбинацията от материали.
Докато целият процес е добре овладян от гледна точка на производствената технология, слабото място остава връзката между пластмасата и метала. Ако в дългосрочен план се постигне по-висока якост на пластмасово-металния композит, не само могат да се отворят допълнителни области на приложение, но могат да се използват и предимствата за съществуващите компоненти.
Плазменото нано покритие осигурява по-добра адхезия
Основната идея за създаване на сцепление между пластмаса и метал не е нова. Има две установени процедури:
В традиционния процес промоторът на адхезия се прилага в процеса на прахово покритие, така че предварително обработеният метал да изгради адхезия към различни пластмаси. Сили до 12 MPa се постигат при стайна температура.
Плазмената дюза прилага предшественика. (Източник на изображението: Akro-Plastic)
При втория процес, Nano Molding Technology (NMT), повърхността на метала се ецва с подходяща киселина, така че да се създадат малки "кратери". След това те се пълнят с лесно течащи термопластични съединения, които механично свързват пластмасата и метала. По този начин се постигат стойности на якост до 30 MPa, но изборът на материали е много ограничен.
Преди повече от 20 години компанията Plasmatreat от Щайнхаген, Вестфалия, установи предварителна обработка на повърхността с плазма с атмосферно налягане в промишленото производство чрез разработването на плазмени дюзи и изобретението на плазмената технология Openair. Около 10 години по-късно, с развитието на технологията Plasmaplus, компанията също успява в първото в света приложение на функционални плазмени нанопокрития под нормално налягане. Целенасоченото по-нататъшно развитие на тази технология доведе до нови приложения като процеса на плазмено уплътнение (PST). Той позволява връзка между пластмаса и метал със значително по-висока якост и течове в сравнение с конвенционалните методи.
Плазмена полимеризация на предшественика
В първата стъпка повърхността на метала се почиства фино с плазма Openair и след това - с втора плазмена дюза - в процеса на PST чрез плазмена полимеризация на специално подбран предшественик се осигурява слой, стимулиращ сцеплението и защитен от корозия (виж фигура 1).
Тестовото съоръжение в компетентния център за обработка на пластмаси в Niederzissen (източник: Akro-Plastic)
В зависимост от използвания прекурсор, слоят може да има различни химически структури и следователно може да бъде адаптиран към специфичните за приложението изисквания. Тъй като това изисква ноу-хау от плазмения процес, както и от технологията на пластмасите, компанията е влязла в сътрудничество с Akro-Plastic, представител на технически пластмаси от Niederzissen, Рейнланд-Пфалц. Целта на това сътрудничество е да може да се изследва точно влиянието на прекурсорите и пластмасовите съединения върху трайността на връзката пластмаса-метал. За тази цел компютърът инсталира пълна производствена клетка за хибридни компоненти, състояща се от машина за шприцване от Sumitomo SHI Demag, PST система до ключ от Plasmatreat и два робота Kuka. Системата е интегрирана в съществуващия компетентен център за обработка на пластмаси на площадката Niederzissen (вж. Фигура 2).