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28.07.2008

Hauchdünne Metallhaut für Kunststoffbauteile

DuPont Engineering Polymers hat zusammen mit den beiden kanadischen Unternehmen Morph Technologies Inc. und Integran Technologies Inc. sowie mit PowerMetal Technologies, USA, eine neue Nanometall-Kunststoff-Hybridtechnologie entwickelt. Bei dem als MetaFuse bezeichneten Verfahren werden Kunststoffteile nach dem Spritzgießen mit einer hochfesten metallischen Außenhaut überzogen. Die mittlere Korngröße der nanokristallinen Metalle liegt bei ca. 20 nm und ist damit rund 1000-mal kleiner als bei herkömmlichen Metallen. Dadurch genügen sehr dünne Beschichtungen von typischerweise 25 bis 200 µm Dicke, um hochfeste Kunststoff-Metall-Hybride herzustellen. Bei vielen praktischen Anwendungen reicht es aus, an Stelle einer Nanometall-Rundumbeschichtung eine gezielte selektive Beschichtung aufzubringen, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

Im Bereich der Bauteil-Außenhaut treten bei Biege- und Torsionsbelastungen die größten Zug- und Druckspannungen auf. Daher kommen die herausragenden mechanischen Eigenschaften der Nanometalle in diesem Bereich optimal zur Wirkung. Dies wurde durch Prüfungen an Zugstäben bestätigt, die aus PA66 mit 25 Gew.-% Glasfaserverstärkung spritzgegossen und mit einer 100 µm dicken Lage aus einer nanokristallinen Nickel-Eisen-Legierung beschichtet wurden. Gegenüber dem unbeschichteten Kunststoff stiegen das Biegemodul und die Schlagfestigkeit auf das Zwei- bis Vierfache.

Die Nanometall-Kunststoff-Hybride behalten ihre sehr guten mechanischen Eigenschaften auch in Temperaturbereichen, in denen reine Kunststoffe bereits deutlich an Leistung verlieren. So zeigten die Proben mit nanometallischer Beschichtung auch nach Überschreiten der Glasübergangstemperatur eine Steifigkeit, die bei 70 bis 80 % des bei Raumtemperatur gemessenen Ausgangswerts lag. Dementsprechend kann MetaFuse den Einsatz von Kunststoffen in hoch beanspruchten Anwendungen bei erhöhten Temperaturen ermöglichen und die Dauergebrauchstemperatur von Kunststoffteilen um 50 bis 75°C erhöhen.

Neben Festigkeit und Steifigkeit bieten Nanometall-Kunststoff-Hybride weitere Vorteile wie Verschleißfestigkeit, Kriechbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit, chemische Beständigkeit, elektromagnetische Abschirmung, verminderte Permeabilität für Gase und Flüssigkeiten sowie UV- und Hydrolysebeständigkeit. Dementsprechend bieten sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Automobilbau, Unterhaltungselektronik, Sportartikeln und anderen Bereichen.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

DuPont de Nemours International S.A.
2, ch. du Pavillon
CH 1218 Le Grand-Saconnex
Tel: +41 22 7175-111
Fax: +41 22 7175-200


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