Conectați ferm plasticul și metalul într-un mod rezistent la coroziune
Conexiunea sigură, mediatică și rezistentă la coroziune între metal și plastic are o importanță crescândă, în special în construcții ușoare. (Sursa imaginii: Akro-Plastic)
Componentele hibride sunt deosebit de răspândite în industria auto, deoarece combină în mod ideal proprietățile pozitive ale materialelor utilizate și oferă, de asemenea, oportunități de reducere a greutății. În plus față de soluțiile din plastic pur realizate dintr-o combinație de benzi termoplastice și organice sau benzi UD (benzi unidirecționale), în special componentele hibride, în care piesele metalice sunt supraformate cu un plastic, au în prezent un loc ferm în numeroase aplicații.
Aceste componente sunt foarte des supuse la sarcini de îndoire. Straturile exterioare trebuie să absoarbă cele mai mari sarcini, în timp ce fibra neutră rămâne descărcată. Prin urmare, se încearcă proiectarea componentei astfel încât să fie cât mai rigidă în straturile de margine. În cazul componentelor care sunt complet realizate din plastic, construcția poate fi realizată numai prin îngroșarea sau nervurarea straturilor de margine și astfel ocupă un spațiu mai mare.
Conectați plasticul și metalul
O metodă care economisește mai mult spațiu este construirea unei componente hibride din metal și plastic. Metalul asigură o rigiditate ridicată a stratului de margine, iar plasticul, cu densitatea sa redusă, contribuie la o reducere semnificativă a greutății și, datorită rezistenței sale, transferă forfecarea introdusă în componentă - cu condiția să existe o conexiune optimă a combinației de materiale.
În timp ce întregul proces este bine stăpânit în ceea ce privește tehnologia de producție, punctul slab rămâne conexiunea dintre plastic și metal. Dacă pe termen lung s-ar obține o rezistență mai mare a compozitului plastic-metal, nu numai că ar putea fi deschise domenii suplimentare de aplicare, dar ar putea fi folosite și avantajele pentru componentele existente.
Nano-acoperirea cu plasmă asigură o aderență mai bună
Ideea de bază a creării aderenței între plastic și metal nu este nouă. Există două proceduri stabilite:
În procesul tradițional, un promotor de aderență este aplicat într-un proces de acoperire cu pulbere, astfel încât metalul pretratat să poată construi o aderență la diferite materiale plastice. Puterile de până la 12 MPa sunt atinse la temperatura camerei.
Duza cu plasmă aplică precursorul. (Sursa imaginii: Akro-Plastic)
În cel de-al doilea proces, Nano Molding Technology (NMT), suprafața metalului este gravată cu un acid adecvat, astfel încât să se creeze mici "cratere". Acestea sunt apoi umplute cu compuși termoplastici cu curgere ușoară, care leagă mecanic plasticul și metalul. Acest lucru atinge valori de rezistență de până la 30 MPa, dar alegerea materialelor este foarte limitată.
În urmă cu mai bine de 20 de ani, compania Plasmatreat din Steinhagen, Westfalia, a stabilit pretratamente de suprafață cu plasmă cu presiune atmosferică în producția industrială prin dezvoltarea duzelor de plasmă și prin inventarea tehnologiei cu plasmă Openair. Aproximativ 10 ani mai târziu, odată cu dezvoltarea tehnologiei Plasmaplus, compania a reușit, de asemenea, să aplice prima serie din lume de nano-acoperiri funcționale de plasmă sub presiune normală. Dezvoltarea ulterioară vizată a acestei tehnologii a dus la noi aplicații, cum ar fi procesul de etanșare cu plasmă (PST). Permite o conexiune între plastic și metal cu rezistențe și scurgeri semnificativ mai mari comparativ cu procesele convenționale.
Polimerizarea cu plasmă a precursorului
În prima etapă, suprafața metalului este curățată fin cu plasmă Openair și apoi - cu o a doua duză de plasmă - în procesul PST prin polimerizarea cu plasmă a unui precursor special selectat, este prevăzut cu un strat de promovare a aderenței și de protecție împotriva coroziunii (a se vedea Figura 1).
Unitatea de testare din centrul de competență pentru prelucrarea materialelor plastice din Niederzissen (sursă: Akro-Plastic)
În funcție de precursorul utilizat, stratul poate avea structuri chimice diferite și, prin urmare, poate fi adaptat cerințelor specifice aplicației. Deoarece acest lucru necesită cunoștințe atât din partea procesului cu plasmă, cât și din partea tehnologiei materialelor plastice, compania a încheiat o cooperare cu Akro-Plastic, un compozitor de materiale tehnice din Niederzissen, Renania-Palatinat. Scopul acestei cooperări este de a putea examina cu precizie influența precursorilor și a compușilor plastici asupra durabilității conexiunii plastic-metal. În acest scop, compozitorul a instalat o celulă de producție completă pentru componente hibride, constând dintr-o mașină de turnat prin injecție de la Sumitomo SHI Demag, un sistem PST la cheie de la Plasmatreat și doi roboți Kuka. Sistemul a fost integrat în centrul de competență existent pentru prelucrarea materialelor plastice la situl din Niederzissen (a se vedea Figura 2).