Füllstoff aus Biomasse, gute mechanische und Gleiteigenschaften
CNF-Nanokompositmaterialien CNF-verstärkte Thermoplaste

Übersicht und Funktionen
CNF-verstärkte thermoplastische Harze CNF-verstärkte thermoplastische Harze

Was sind CNF-verstärkte Thermoplaste?

CNF-verstärkte Thermoplaste sind Verbundprodukte, die die hochhitzebeständigen Cellulose-Nanofasern (CNF) von Asahi Kasei mit verschiedenen Arten von technischen Kunststoffen – wie Polyamid (PA) und Polyacetal (POM) – kombinieren, um leichte Materialien mit hervorragender Wiederverarbeitbarkeit zu erzeugen* (*hervorragende Wiederverarbeitbarkeit: die Fähigkeit, durch die Verwendung von Angüssen, Läufern usw. nachbearbeitet oder nachgeschliffen zu werden, wobei die mechanischen Eigenschaften gut erhalten bleiben)

Bisher hat Asahi Kasei zwei Familien CNF-verstärkter Thermoplaste entwickelt: PA/CNF-Verbundwerkstoffe, die hochhitzebeständige CNFs mit verschiedenen PAs kombinieren, und POM/CNF-Verbundwerkstoffe, die hochhitzebeständige CNFs mit POM kombinieren. Diese Materialien eignen sich ideal für die Herstellung von Gleitkomponenten, bei denen die einzigartigen Eigenschaften von CNF-Verbundwerkstoffen die Herstellung von Komponenten mit kleineren Größen, dünneren Wänden und geringerem Gewicht ermöglichen.

*Gemäß der Definition in UL 746A bezieht sich „Regrind“ auf ein nicht verunreinigtes Produkt oder Abfall aus der Formgebung, wie etwa Angüsse oder Läufer, die durch Zerkleinern, Umpalettieren und Granulieren für die interne Verwendung zurückgewonnen wurden.

CNF強化熱可塑性樹脂ギア

Hauptmerkmale und Technologien der CNFs von Asahi Kasei

Bei den von Asahi Kasei entwickelten CNFs handelt es sich um Biomassefasern mit Baumwoll-Linter-Bestandteilen, die durch hochentwickelte Verfahren auf eine Größe im Nanometerbereich miniaturisiert werden.

Hauptmerkmale

Hohe Hitzebeständigkeit / Biomassefaser / Hervorragende Wiederverarbeitbarkeit / Niedriges spezifisches Gewicht / Niedriger Reibungskoeffizient und geringer Abrieb / Hohe Elastizität / Niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient / Hohe Gasbarrierefestigkeit

Wie in der Abbildung unten dargestellt, können die CNFs von Asahi Kasei Harze verstärken, indem sie als Biomassefüllstoffe mit höherer Hitzebeständigkeit als herkömmliche CNFs dienen. Diese Materialien zeichnen sich durch ein geringes spezifisches Gewicht (1,5 g/㎤) aus.
Zu den weiteren hervorragenden Eigenschaften dieser Werkstoffe gehören eine hohe Elastizität, ein niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient, ein niedriger Reibungskoeffizient, geringer Abrieb und eine hohe Gasbarrierefestigkeit.

旭化成のCNF原料の耐熱性(従来品との比較)
Hitzebeständigkeit von CNFs (CNFs von Asahi Kasei im Vergleich zu herkömmlichen CNFs)

Technologien zur nanodispersen CNFs

Da CNFs extrem hydrophil sind, neigen sie dazu, zu verklumpen, wenn sie in Harze eingemischt werden. Dies hat CNFs oft daran gehindert, ihr volles Potenzial als verstärkende Additive auszuschöpfen.

Asahi Kasei entwickelt Technologien zur Nanodispersion von CNFs in verschiedenen Harzen und gewährleistet so einen einzigen, konsistenten Herstellungsprozess von der CNF-Produktion bis hin zu CNF-Verbundwerkstoffen.

CNF-Verbundwerkstoffe

01

PA/CNF-Verbundwerkstoffe

PA/CNF-Verbundwerkstoffe kombinieren hitzebeständige CNFs von Asahi Kasei mit verschiedenen PA-Typen. Zu den wichtigsten Eigenschaften dieser Werkstoffe gehören gute Gleiteigenschaften, gute Steifigkeit bei niedrigen und hohen Temperaturen, geringes spezifisches Gewicht und hervorragende Nachbearbeitungsfähigkeit im Vergleich zu unverstärktem PA oder PA/GF. PA/CNF-Verbundwerkstoffe eignen sich gut für die Herstellung von Gleitkomponenten mit kleineren Größen, dünneren Wänden und geringerem Gewicht.

Merkmal 1: Hohe Hitzebeständigkeit und Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften nach Verwendung von Mahlgut
Die hitzebeständigen CNFs von Asahi Kasei weisen nach der Verwendung von Regenerat relativ geringen thermischen Abbau und Faserbruch auf und behalten ihre mechanischen Eigenschaften sehr gut. Im Vergleich zu herkömmlichen CNFs neigen Spritzgussprodukte weniger zur Verfärbung und weisen beim Formen ein besseres Erscheinungsbild auf (siehe Abbildung unten).

耐熱性とマテリアルリサイクル性

CNF リグラインド特性 引張弾性率保持率

Merkmal 2: Hohe Steifigkeit und gute Formstabilität
Die PA/CNF-Verbundwerkstoffe von Asahi Kasei weisen im Vergleich zu unverstärktem Polyamid und glasfaserverstärktem (GF) Polyamid eine hohe spezifische Biegeelastizität, einen hohen Biegemodul im normalen Temperaturbereich von 23 °C bis 80 °C und einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf. 

高剛性と寸法安定性

Merkmal 3: Gute Gleiteigenschaften
Die PA/CNF-Verbundwerkstoffe von Asahi Kasei verfügen über niedrige Reibungskoeffizienten, weisen einen geringen Abrieb auf und neigen weniger zum Abrieb von Reibpartnern (wie etwa Metallen).
Da bei CNF-Nanokompositmaterialien die Wahrscheinlichkeit, dass sie die Metalloberflächen, über die sie gleiten, abnutzen, geringer ist als bei glasfaserverstärkten Materialien. Daher ist es bei diesen Materialien nicht mehr erforderlich, die Metalloberflächen mit speziellen Oberflächenbearbeitungsschritten zu behandeln.

摺動性

Biomasse-Kunststoff PA610/CNF-Verbundwerkstoff
PA610 ist ein technischer Kunststoff aus Biomasse, der Polymere enthält, die zu 60 % pflanzlichen Ursprungs sind. Durch die Mischung von PA610 mit 10 % CNF-Verstärkern entsteht ein Verbundwerkstoff mit einem Anteil von 65 % pflanzlichen Ursprungs. Durch die Verwendung von PA610 als Basispolymer wird der Anteil an Biomasse-Rohstoffen weiter erhöht, während gleichzeitig die hervorragenden Eigenschaften von PA/CNF wie oben erläutert erhalten bleiben.

Weitere Informationen zur Produktreihe pflanzlichen Polyamids (PA) 610 LEONA™ BG finden Sie hier.

 

02

POM/CNF-Verbundwerkstoffe

POM/CNF-Verbundwerkstoffe kombinieren die hochhitzebeständigen CNFs von Asahi Kasei mit POM. Zu den wichtigsten Eigenschaften dieser Werkstoffe gehören gute Gleiteigenschaften, gute Steifigkeit bei hohen Temperaturen, minimale Schrumpfung, ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und gute Kriecheigenschaften bei hohen Temperaturen im Vergleich zu allgemeinem POM. POM/CNF-Verbundwerkstoffe eignen sich gut für die Herstellung von Gleitkomponenten mit kleineren Größen, dünneren Wänden und geringerem Gewicht.

Merkmal 1: Überlegene Gleiteigenschaften gegenüber Oberflächen aus Metall oder gleichem Material
POM hat gute mechanische Eigenschaften und weist hervorragende Reibungs- und Abriebeigenschaften auf, was es zu einer beliebten Wahl für die Herstellung von Zahnrädern und anderen Gleitkomponenten macht. Außerdem neigen CNFs weniger als glasfaserverstärkte Materialien dazu, Metallpartneroberflächen in Gleitkomponenten abzuschleifen. Somit kombinieren POM/CNF-Verbundwerkstoffe gute mechanische Eigenschaften mit verbessertem Gleitverhalten.
Darüber hinaus weisen POM/CNF-Komponenten selbst bei Verwendung als Gleitkomponenten auf Oberflächen aus demselben Material – eine Situation, die allgemein als schlechte Leistung gilt – eine geringe Reibung und Abrieb auf und arbeiten geräuschlos, wie in der Abbildung unten dargestellt. Aus diesem Grund führt die Wahl von POM/CNF-Materialien nicht nur zu einer Verkleinerung des Produkts, sondern kann auch den Ersatz mehrerer Materialien durch ein einziges Material ermöglichen.

CNF強化POM樹脂の特徴

優れた摺動性(対金属・同材同士)

Merkmal 2: Formverarbeitungseigenschaften (Extrusionsformen mit unregelmäßiger Form)
CNF-verstärktes POM-Harz, das mithilfe unserer einzigartigen CNF-Dispersionstechnologie gewonnen wird, ermöglicht das Profilextrusionsformen von POM, was bisher schwierig war.
POM galt bislang als für die Profilextrusion nicht geeignetes Harz. Unser CNF-verstärktes POM-Harz weist jedoch einzigartige Viskositätseigenschaften und die Fähigkeit auf, die Schrumpfung beim Formen zu unterdrücken, wodurch es sich für die komplexe Profilextrusion eignet.
Die Formprodukte weisen ein gutes Aussehen, eine hervorragende Maßgenauigkeit sowie ausgezeichnete Gleiteigenschaften auf und eignen sich daher für den Einsatz in Gleitteilen wie Schienen.

CNF強化POM樹脂 異形押出品

Speziell geformte Extrusionsprodukte (geformt von Excel Tokai Co., Ltd.)

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