Günstige und einfache Produktion von robusten Bauteilen
Durch energiereiche Strahlung lassen sich die mechanischen, thermischen, chemischen und tribologischen Eigenschaften von Kunststoffen so stark verbessern, dass sie in manchen Anwendungen Metalle ersetzen können. - Der Nutzen der Strahlenvernetzung ist über den Kreis der unmittelbaren Anwender hinaus oft kaum oder überhaupt nicht bekannt - sagt Dr. Michal Daněk, Key Account Manager Strahlenvernetzung beim Unternehmen BGS, einem der Pioniere bei der Behandlung mit Beta- und Gammastrahlen. - Das ist bedauerlich, denn strahlenvernetzte Kunststoffe bieten Vorteile für die Herstellung einer ganzen Reihe von Automobil-, Industrie- und Verbraucherprodukten.
Energiereiche Beta- oder Gammastrahlung spaltet chemische Bindungen in den langkettigen Molekülen von Kunststoffen auf eine bestimmte Weise, die als homolytisch bezeichnet wird. Das bedeutet: Einige der Bindungen in den Ketten werden so gespalten, dass jeweils eines von zwei Bindungselektronen bei den entstehenden Bruchstücken verbleibt. Chemiker nennen diese sehr reaktionsfreudigen und somit instabilen Bruchstücke freie Radikale. Benachbarte Radikale reagieren anschließend miteinander und bilden Querverbindungen zwischen den kettenförmigen Molekülen. So entsteht ein dreidimensionales, sehr stabiles Netzwerk.
Das gilt allerdings nicht für alle Arten von Kunststoffen. Es muss eine entsprechende Reaktivität vorhanden sein. Bei einigen Kunststoffen hilft der Einsatz eines Vernetzungsadditivs, diese Reaktivität sicherzustellen. Entsprechend modifizierte Materialien sind auf dem Markt erhältlich. Geeignet für die Strahlenvernetzung - zum Teil nur mit Additiv - sind neben Standardkunststoffen wie Polyethylen (PE) und Ethylenvinylacetat (EVA), usw. technische Kunststoffe wie Polybutyenterephtalat (PBT) und Polyamide (PA 6/66/11/12) oder thermoplastische Elastomere wie TPE. Tauglich sind zudem Hochleistungskunststoffe wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE).
Aufwertung durch Strahlenvernetzung
Durch die Strahlenvernetzung verbessern sich die Eigenschaften dieser Kunststoffe erheblich. - Sie können unter Bedingungen verwendet werden, denen sie ansonsten nicht standhalten würden. Das Material erfährt regelrecht ein Upgrade - sagt Daněk.
Besonders gut untersucht ist die Wirkung der Strahlenbehandlung auf Polyamide. Diese technischen Kunststoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie vielseitig einsetzbar sind und einfach verarbeitet werden können. Unbehandelt stößt ihre Verwendung allerdings an Grenzen, wenn hohe Temperaturen auftreten und Langlebigkeit trotz Reibung oder anderer starker mechanischer Belastung gefordert ist.
