Verbesserung der Stabilität kunststoffgebundener Selten-Erd Dauermagnete während der Verarbeitung und im Gebrauch
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die in diesem Projekt verwendeten Lösungsansätze zur Verbesserung der Stabilität wurden durch die im Bericht dokumentierten Untersuchungen qualifiziert. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die Inertverarbeitung, die Füllstoffbeschichtung und der Einsatz von entsprechenden Metalldesaktivatoren ein großes Potenzial für die Stabilisierung und Verbesserung der Eigenschaften der SE-gefüllten Compounds haben. Die Inertverarbeitung reduziert die Kettenspaltungsreaktionen und verbessert die Haftung zwischen Füllstoff und Kunststoffmatrix. Darüber hinaus verhindert der Ausschluss von Sauerstoff bei der Verarbeitung auch die Oxidation des Füllstoffs, was bessere magnetische Eigenschaften zur Folge hat. Außerdem führt die Haftung zwischen Füllstoff und Kunststoffmatrix zusätzlich zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. In diesem Projekt ergab sich auch eine bisher nicht bekannte Beobachtung in der DSC (Differential Scanning Calorimetry). Die Proben mit längeren Polymerketten, welche in Inertatmosphäre verarbeitet wurden, wiesen höhere Kristallisationstemperaturen auf. Dies deutet darauf hin, dass die Hydroperoxidgruppen eventuell eine gewisse Rolle auf das Kristallisationsverhalten des Polyamides haben könnten. Da die DSC-Methode oft für die Identifizierung des Polymerabbaus verwendet wird, sollte diese Erscheinung in Zukunft bei Polymeren berücksichtigt werden, die unter Schutzatmosphäre verarbeitet oder eingesetzt werden. Als Füllstoffbeschichtung wurden kommerzielle Haftvermittler wie Silane, nicht konventionelle Beschichtungsreagenzien wie Phosfomicin Disodium Salz sowie Epoxidharz eingesetzt. Die beste Schutzwirkung wurde mit der Epoxidbeschichtung erzielt. Sowohl vor der Füllstoffoxidation, als auch vor den Metallionen. Die Silane wiesen eine etwas schlechtere Schutzwirkung vor der Füllstoffoxidation und dem Polymerabbau auf, obwohl sie eine gute Diffusionsbarriere nach der Füllstoffbehandlung erzeugt haben und auch eine gute Haftung auf der Füllstoffoberfläche gewährleisten konnten. Dies ist auf die schlechtere Beständigkeit der Silanen gegen Scherkräfte, welche bei der Verarbeitung im Spritzgießverfahren auftreten, zurückzuführen. Außerdem war es eine große Herausforderung dieses Projekts eine Methode zu finden, mit der man die effektive Schutzwirkung der Füllstoffbeschichtung quantitativ beschreiben kann. Als Methode, die eine Vielzahl an Informationen bringt, hat sich die Rotationsviskosimetrie erwiesen. Mit dieser Methode kann man einerseits feststellen wie sich die Rotationsviskosität durch eine bestimmte Anzahl von Verarbeitungsstufen erhöht, was auf die Kettenrekombination bei der Verarbeitung zurückzuführen ist. Andererseits kann bestimmt werden wie stabil ein Werkstoff gegen thermooxidativ bedingte Vernetzung ist, welche durch die reaktiven Metallionen in Anwesenheit von Sauerstoff und bei einer über die Zeit erhöhter Temperatur auftritt. Von allen eingesetzten Metalldesaktivatoren wurden mit dem Metalldesaktivator Lowinox MD24 die besten Ergebnisse hinsichtlich der Stabilisierung der Kunststoffmatrix erzielt. Der Einsatz des Metalldesaktivators zusammen mit der Inertverarbeitung hat den leicht antagonistischen Effekt dieser beiden Lösungsansätze gezeigt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Verbesserung der Stabilität kunststoffgebundener Selten-Erd Dauermagnete während der Verarbeitung und im Gebrauch, In: Technomer. 2009, Chemnitz 2009
Gardocki, A.; Heinle, C.; Drummer, D.
- Kunststoffgebundene Dauermagnete für Aktor- und Sensoranwendungen, In: VDI Wissensforum „Kunststoffe in der Mechatronik“, Fürth 2010
Gardocki, A.; Drummer, D.
- Improvement of the Stability of Polymer Bonded Rare-Earth-Magnets During the Injection Molding Process, In: 11th Annual International Polymer Colloquium, Madison/USA 2011
Gardocki, A.; Drummer, D.
- Improvement of the Stability of Polymer Bonded Rare-Earth-Magnets During the Injection Molding Process, In: Proceedings ANTEC 2011, Boston/USA 2011, S. 1009 – 1013
Gardocki, A.; Drummer, D.
- Verbesserung der Stabilität magnetischer Füllstoffe in Kunststoffen während der Verarbeitung, In: GAK Gummi Fasern Kunststoffe, Fachmagazin für Polymerindustrie, 04.2011, S. 219 – 223
Gardocki, A; Drummer, D.; Schmachtenberg, E.
