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27.01.2014

Strahlenvernetzung mit Elektronenbeschleuniger

Sichtbare Unterschiede

Yves Kaufhold, Betriebsleiter von Herotron, hält einen vernetzten und einen unvernetzten Becher in der Hand (Bild: Herotron)

Yves Kaufhold, Betriebsleiter von Herotron, hält einen vernetzten und einen unvernetzten Becher in der Hand (Bild: Herotron)

Die Herotron E-Beam Service GmbH, Bitterfeld-Wolfen, betreibt zwei Hochleistungs-Elektronenbeschleuniger mit denen die Stoffeigenschaften von Kunststoffen und Kunststoffbauteilen gezielt modifizierbar sind. Eingesetzt werden die Beschleuniger auch für das Sterilisieren von Medizinprodukten und Verpackungen. Durch die eingebrachte Energie der Elektronenstrahlen verbinden sich die vorhandenen Molekülketten zu einem neuen homogenen Gefüge. Das physikalische Vernetzen verhilft Massenkunststoffen und klassischen technischen Kunststoffen zum thermischen, chemischen, mechanischen und tribologischen Eigenschaftsniveau von Hochleistungskunststoffen. Indem einzelne Bereiche gezielt abgeschirmt werden, sind auch partielle Vernetzungen möglich, um etwa an einem Bauteil unterschiedliche Festigkeiten zu erzielen. Laut Hersteller ist dieses Verfahren speziell im Fahrzeugbau für hoch belastete Bauteile gefragt, besonders wenn an Bauteile im Motorbereich hohe Anforderungen etwa hinsichtlich der Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit gestellt werden. Hier seien strahlenvernetzte Kunststoffe in der Lage teurere und schwer zu verarbeitende Hochleistungswerkstoffe zu ersetzen.

Durch die Strahlenbehandlung wird dem Kunststoff ein Memoryeffekt „eingepflanzt“. Verformt man so ein Bauteil und erwärmt es erneut, richten sich die Moleküle wieder aus. Die Vernetzung verbessert auch die Temperaturbeständigkeit des Polymers. Das ist in einem Video des Herstellers zu sehen. Bei 170°C dauert es rund 40 min, bis aus dem verknüllten, zusammengepressten Kunststoffklumpen ein blauer Becher entsteht. Das unbehandelte Becher ist derweil dahin geschmolzen. Mit dem kleinen Experiment möchte der Hersteller die Wirkung beschleunigter Elektronen auf Polymere verdeutlichen.

Aufgrund der kurzen Durchlaufzeiten von wenigen Sekunden ist die Strahlensterilisation gut in die Just-in-time-Logistik der Anwender integrierbar. Nachdem die Produkte durch die Bestrahlungsanlage gelaufen sind, können sie ohne Wartezeit palettiert und transportfertig gemacht werden. Da bei der Strahlenvernetzung eine durchgehende Sterilisation stattfindet, eignet sich das Verfahren auch für Produkte mit komplizierten Geometrien. Überdies erwärmt sich das Sterilisationsgut dabei nur minimal, weshalb sich das Verfahren auch für thermolabile oder tiefgefrorene Produkte eignet.

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