Online lackierbare Tankklappe aus PBT

Maßgeschneiderte Compounds auf Basis von Polybutylenterephthalat (PBT) können in der Fertigung von Tankklappen eine wirtschaftliche Alternative zu Hochleistungsthermoplasten sein. Das zeigt das Beispiel des neuen Skoda Scala, dessen Tankklappe aus Pocan B5221XF gefertigt wird. Das PBT-Compound erhielt den Vorzug gegenüber einem Blend aus Polyphenylenether und Polyamid (PPE+PA). „Unser Werkstoff ist kostengünstiger und zeigt ein vergleichbares Leistungsprofil in puncto Oberflächenqualität, Lackierbarkeit und mechanische Eigenschaften. Zudem ist er online lackierbar, kann also als Kunststoffanbauteil zusammen mit der Karosserie ohne weiteren Aufwand alle Schritte des Lackierprozesses durchlaufen, was ebenfalls zu einer wirtschaftlichen Fertigung beiträgt“, erklärt Dr. Stefan Theiler, Experte für Kunststoff-Außenteile in der Anwendungsentwicklung des Geschäftsbereichs High Performance Materials (HPM) von LANXESS. Das Karosserieanbauteil wurde gemeinsam von Skoda, einem TIER1 und LANXESS entwickelt.

Hohe Maßhaltigkeit, geringe Verzugsneigung

Pocan B5221XF (Xtreme Flow) ist auf eine gute Lackierbarkeit und Lackhaftung hin optimiert. Werkzeugabhängig lassen sich damit glatte Oberflächen ohne optisch störende Einfallstellen realisieren (Class A-Oberfläche). Der Werkstoff eignet sich auch für die elektrostatische Lackierung. Hinsichtlich der Lackhaftung werden gängige OEM-Anforderungen erfüllt, wie sie unter anderem in der Liefervorschrift TL 211 von Volkswagen und in der DBL5416 von Daimler definiert sind. Der Lackaufbau haftet fest auf der Kunststoffoberfläche und übersteht die üblichen Prüfungen zur Haftfestigkeit, wie etwa die Gitterschnittprüfung nach DIN EN ISO 2409 und den Dampfstrahl-Test nach DIN EN ISO 16925.

Das mit 20 Prozent Mikroglaskugeln verstärkte Material zeichnet sich außerdem durch eine isotrope Schwindung sowie eine minimierte Neigung zum Verzug aus. Die Tankklappe fügt sich dadurch plan und in engen Spaltmaßen in den hinteren Kotflügel ein. „Dies ist ein Vorteil gegenüber Blends mit Polyamid, die aufgrund der Wasseraufnahme des Polyamids weniger maßhaltig sind“, so Theiler.

Den hohen Temperaturen der KTL gewachsen

Ein weiterer Vorzug des PBT-Materials ist seine hohe Kurzzeittemperaturbeständigkeit. Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur nach ISO 75-1,-2 (Heat Deflection Temperature, HDT/B, 0,45 MPa) liegt bei 165 °C. Die Tankklappe übersteht deshalb die hohen Temperaturen, die bei der kathodischen Tauchlackierung (KTL) der Karosserie und während der Trocknungsschritte im Lackierprozess herrschen. Das Bauteil kann somit zusammen mit der Karosserie die gesamte Lackierstraße durchlaufen (Online-Lackierung). „Dies ermöglicht Kosteneinsparungen etwa beim Lackierprozess und bei der Logistik“, erläutert Theiler. Dagegen sind mineralgefüllte PBT- oder PA-Compounds, aus denen ebenfalls Tankklappen hergestellt werden, nicht KTL-fähig.

Auch die hohe Zähigkeit des PBT-Compounds von LANXESS macht sich bezahlt. So ist die Tankklappe besonders stabil gegen mechanische Deformation z. B. im Fall von Vandalismus. Theiler: „Spritdiebe haben es deshalb besonders schwer, die Klappe gewaltsam zu öffnen.“

Breites Einsatzpotential

Pocan B5221XF kann bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden als (PPE+PA)-Blends. Seine hohe Fließfähigkeit erleichtert die Umsetzung filigraner und großer Bauteilgeometrien. „Neben Tankklappen sehen wir für unseren Werkstoff auch gute Anwendungschancen bei Karosserieanbaukomponenten wie Spoilern und anderen Bauteilen, die die Aerodynamik eines Fahrzeugs verbessern, sowie bei Antennenabdeckungen, Ladeklappen für Elektrofahrzeuge und Spiegelgehäusen“, sagt Theiler.

HiAnt – Kundenservice, der sich rechnet

LANXESS hat Skoda bei der Entwicklung der Tankklappe umfangreich mit seinem Engineering Service HiAnt unterstützt. In dieser Marke hat HPM sein Know-how in der Produkt-, Anwendungs-, Verfahrens- und Technologieentwicklung gebündelt. Für die Tankklappe führte HPM beispielsweise Moldflow- und Verzugssimulationen zur optimalen Auslegung des Werkzeugs und zur Optimierung des Fertigungsprozesses durch. Theiler: „Ein Ziel war dabei, die Kühlkanäle im Spritzgießwerkzeug richtig zu positionieren, die idealen Parameter für die Werkzeugtemperierung festzulegen und die optimale Schmelzetemperatur zu ermitteln.“ Weiterhin stellte HPM im Rahmen der Bauteilprüfung kritische Lastfälle wie etwa das gewaltsame Öffnen einer verschlossenen Tankklappe durch einen Kugelfalltest nach. Bei der Abmusterung gaben Verarbeitungsexperten von HPM vor Ort beim Spritzgießer Empfehlungen zu Prozessparametern und zur Überarbeitung des Werkzeugs, etwa hinsichtlich Anguss- und Kühlungssystem sowie Entlüftung.