Thermoplastische Kunststoffe bieten aufgrund ihrer geringen Dichte und der Möglichkeit zur Funktionsintegration ein noch lange nicht ausgeschöpftes Leichtbaupotenzial. Bereits heute werden Thermoplaste in der Serie für Stoßfänger- und Schwellerverkleidungen sowie für Seitenschutzleisten an Fahrzeugtüren eingesetzt. Weitere große Gewichtseinsparungen sind durch die Verwendung großflächiger Kunststoff-Anbauteile aus Thermoplasten zu erwarten, etwa Kotflügel oder Türbeplankungen. Die Mehrzahl der Kunststoff-Anbauteile wird bislang getrennt von der Stahlkarosserie in Wagenfarbe lackiert, was Vor- und Nachteile hat. So ist die dezentrale Offline-Lackierung bei den Zulieferern mit einer hohen Freiheit bezüglich der Anlagen- und Applikationsbedingungen verbunden. Nachteilig ist hingegen die begrenzte Integrationsfähigkeit in die restliche Fahrzeugoberfläche. Bei der so genannten Online-Lackierung durchlaufen die Kunststoffteile hingegen den gesamten Karosserie-Lackierprozess einschließlich der KTL (kathodische Tauchlackierung). Das Verfahren ist kostengünstiger und es ermöglicht die Reduktion von Emissionen bei gleichzeitiger Einsparung an Lackmaterial. Weil bei der KTL jedoch kurzzeitig Maximaltemperaturen oberhalb 200 deg C erreicht werden können, sind die meisten Thermoplaste für eine Online-Lackierung ungeeignet. Nun ist aus früheren Untersuchungen bekannt, dass nanoskalige Füllstoffe das Eigenschaftsprofil von Thermoplasten signifikant verbessern können. Nanoclays etwa, Schichtsilikat-Füllstoffe im Nanometerbereich, verbessern demnach die mechanischen Eigenschaften deutlich. Wobei bereits mit geringen Anteilen Ergebnisse zu erzielen sind, für die sonst sehr hohe Anteile herkömmlicher Füllstoffe erforderlich sind. Teils noch bessere Materialeigenschaften werden Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT, carbon nanotubes) zugeschrieben. CNT sind Makromoleküle aus Kohlenstoffen mit einem extrem hohen Aspektverhältnis und einer ausgesprochen hohen Festigkeit und Elastizität. Damit sind sie zur Verstärkung von Kunststoffen prädestiniert. Basismaterial des Forschungsprojekts war mit Noryl GTX 979 ein PPE/PA-(Polyphenylether/Polyamid)-Blend. Compoundiert mit Nanoclays sollte der E-Modul und damit die Steifigkeit des Materials deutlich erhöht werden. Daneben reduziert der Füllstoff auch die Wärmeausdehnung. Erwartet wurde aufgrund der Voruntersuchungen zudem eine unveränderte Zähigkeit. Nanoclay-Verstärkungen zeigten die erwarteten Verbesserungen, reduzieren aber entgegen den Erwartungen die Zähigkeit deutlich. Ein wesentliches Ergebnis der Untersuchung ist, dass die physikalische Einarbeitung der Masterbatches, die sich im Übrigen auch für Carbon-Nanotubes gut eignet, durchaus möglich ist. Die Kombination aus einem alternativen Füllstoff und Nanoclays führte zu keinen entscheidenden Eigenschaftsverbesserungen und wird nicht weiter verfolgt. Anhand der Ergebnisse an Prüfkörpern ergab sich, dass eine Kombination von Carbon-Nanotubes und Nanoclays zu einer weiteren Steigerung des Eigenschaftsniveaus im Vergleich zu den alternativen Füllstoffen führt. Dieser Weg wird daher derzeit auch weiter verfolgt.
Beimischung stärkt die Karosserie. Leichtbau mit thermoplastischen Nanocomposites
Automotive Materials, Entwicklung-Anwendung-Recycling ; 6 , 3/4 ; 21-24
2009
3 Seiten, 2 Bilder, 1 Tabelle
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