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Metallersatz nah am Motor: Neues hitzebeständiges Polyamid

Mit der neuen Polyamid-(PA-)Spezialität Ultramid Endure, ist es Forschern der BASF gelungen, ein glasfaserverstärktes Polyamid zu entwickeln. Es vereint gute Wärmealterungsbeständigkeit mit der guten Verarbeitbarkeit von PA 66. Dadurch wird es möglich, auch Bauteile unter der Motorhaube, die sehr heißer Luft ausgesetzt sind, zu vertretbaren Systemkosten aus Kunststoff herzustellen und so in hohem Maß zur Gewichtsreduktion beizutragen.

Das neue PA widersteht einer Dauerbelastung von bis zu 220 Grad Celsius und Spitzenbelastungen bis 240 Grad Celsius. Das Anwendungsspektrum der Polyamide wird somit bis in den Hochtemperaturbereich erweitert. Im Vergleich dazu erreicht Ultramid A3WG7 mit gleichem Glasfasergehalt eine Dauertemperaturbeständigkeit von 170 Grad Celsius, die Produkte des temperaturbeständigeren W2-Portfolios (PA 66/6) halten 190 Grad Celsius im Dauereinsatz stand. Erreicht wird diese Verbesserung der Wärmealterungsbeständigkeit durch eine bei der BASF entwickelte Stabilisierungstechnologie. Das Material werde unter anderem durch Ausbildung einer schützenden Oberflächenschicht selbst bei Temperaturen von bis zu 220 Grad Celsius dauerhaft vor Angriffen durch Sauerstoff bewahrt, so das Unternehmen.

Häufig werden Bauteile unter der Motorhaube über Schweißverfahren miteinander verbunden. Aufgrund des geringeren Glasfasergehalts kann die Schweißnaht, besonders nach Alterung, eine Schwachstelle darstellen. Das Unternehmen erläutert weiterführend, dass der neuartige Stabilisierungsmechanismus nicht nur das Polymer selbst schützt, sondern auch diese potenzielle Schwachstelle stärkt. Die Schweißnähte halten dem Dauereinsatz bei hohen Temperaturen ebenfalls stand. Selbst nach 1000 Stunden bei 220 Grad Celsius ist keine Rissbildung an der Verbindungsstelle zu erkennen. Entsprechend hoch ist die Festigkeit der Naht. Im Langzeitversuch bei 220 Grad Celsius behält das neue PA seine hohen Festigkeitswerte dank dieser Stabilisierung auch nach 3000 Stunden noch bei.

Für die Bauteilauslegung spielen neben dem Einfluss der Alterung vor allem die Materialeigenschaften bei Dauergebrauchstemperatur eine Rolle. Von Bedeutung sind die Zähigkeits- und Festigkeitswerte. Liegen sie hoch genug, können die Wanddicken verringert werden, ohne die Zuverlässigkeit des Bauteils zu gefährden. Auch hier schneidet das neue Produkt gut ab. Seine Bruchspannung bei 200 Grad Celsius liegt deutlich über den Werten der Vergleichsprodukte.

Die neue PA-Spezialität wird, bedingt durch sein Wärmealterungsverhalten und seine Verarbeitbarkeit, den Anteil an Kunststoffen im Ladeluftbereich von Dieselmotoren erhöhen, so heißt es aus Ludwigshafen. Mögliche Anwendungen sind alle Bauteile der Ladeluftstrecke wie Ladeluftkühlerkappen, Resonatoren, Ladeluftleitungen und Drosselklappen aber ebenso Komponenten an der weniger heißen Seite des Turboladers. Ein weiteres zukünftiges Anwendungsfeld für das neue Material könnten Saugrohre mit integrierten wassergekühlten Ladeluftkühlern sein. Aufgrund der hohen Temperaturen bei diesen speziellen Saugrohren stoßen die klassischen Saugrohrwerkstoffe (PA 6) an ihre Grenzen.

Die neue Polyamid-Spezialität wird zur K-Messe in den Markt eingeführt.
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