Mehr aus dem Kunststoff machen

Typischerweise ist das Ziel der Elektronenbestrahlung von Kunststoffen deren innere dreidimensionale Vernetzung. Das bewirkt die Veränderung spezieller Eigenschaften der Grundwerkstoffe, vor allem die Verbesserung mechanischer, thermischer, elektrischer und chemischer Eigenschaften. Das ermöglicht in vielen Anwendungen den Einsatz von Standard Kunststoffen wie Polyethylen, Polyamiden und deren Co-Polymeren anstelle teurer Ingenieurkunststoffe, die zudem häufig mehr Aufwand in der Verarbeitung erfordern. Verbessern lassen sich mit der Bestrahlung:

– Wärmeformbeständigkeit und Temperatureinsatzgrenze

– Festigkeitseigenschaften

– thermischer Ausdehnungskoeffizient und Spannungsrissempfindlichkeit

– elektrische Durchschlagsfestigkeit und Volumenwiderstand

– Hydrolyse- und Ölbeständigkeit

Elektronenstrahlhärtung von Verbundwerkstoffen

Eine ganz andere Materialgruppe, faserverstärkte Verbundwerkstoffsysteme, profitieren ebenfalls von dieser Technologie: Die elektronenstrahlinduzierte Polymerisation hat entscheidende Vorteile gegenüber konventionellen Polymerisationsverfahren und kann auf Grund ihrer Prozesseigenschaften beispielsweise in Leichtbau-Anwendungen im Fahrzeug-, Flugzeug- und Bootsbau genutzt werden und in anderen Anwendungen, in denen großformatige Strukturen besonders robust und leicht sein sollen. Die maximale Erwärmung durch die Elektronenbestrahlung und die frei werdende Polymerisationsenergie sind abhängig von Strahlungsdosis, Bauteil-Geometrie, Dichte und Wärmekapazität des Werkstücks, zusammengefasst in der Formel

ΔTmax [K] = D [J/kg] / C [J/kg. K]

Auf Grund der sich daraus ergebenden niedrigeren Verarbeitungstemperaturen, gegenüber der thermischen Härtung, entstehen weniger thermische Spannungen im Material. Die Elektronenstrahlhärtung von Verbundwerkstoffen bringt aber noch weitere Vorteile:

– Der Härtungsprozess ist energieeffizienter und schneller, was das Verfahren großserientauglich macht; die Bauteile können direkt nach der Bestrahlung weiterverarbeitet werden.

– Die notwendige Strahlungsdosis ist genau reproduzierbar und unabhängig von äußeren Bedingungen.

– Temperaturempfindliche Materialien wie Schäume können als Teil des Verbundes eingesetzt werden (Sandwichbauweise).

– Weniger Abfall, da die Rohstoffe langzeitstabil sind.

– Durch niedrigere Reaktions-Temperaturen kommt es zu weniger Ausdünstungen während der Aushärtung.

– Geringere Werkzeugkosten, da zum Formenbau auch Materialien wie Holz, Kunststoff, Aluminium oder Wachse eingesetzt werden können.

– Kosteneinsparung von 25 bis 65 Prozent je nach Größe, Form und Menge des herzustellenden Teils.

Darüber hinaus gibt es weitere Anwendungen wie die Keimreduktion an Verpackungen und Gebrauchsgütern. Der Bestrahlungsdienstleister Herotron E-Beam am Standort Bitterfeld-Wolfen an der A9 gelegen, übernimmt diese Aufgaben und arbeitet beständig an der Ausweitung der Anwendungen – auch im wissenschaftlichen Bereich.