Compounds durch Bestrahlung vernetzen (Bildquelle: Lehmann & Voss)

Compounds durch Bestrahlung vernetzen (Bildquelle: Lehmann & Voss)

Lehmann & Voss, Hamburg, berichtet von thermoplastischen Compounds auf der Basis von Polyamid, die durch Bestrahlung vernetzbar sind. Diese Produkte „zeichnen sich durch erhöhte Temperaturbeständigkeit und Dauergebrauchstemperatur aus. In Verbindung mit Verstärkungsstoffen und Additiven sind hochfeste und tribologisch verbesserte Compounds realisierbar, die höhere Materialfestigkeiten unter Wärmeeinfluss und eine längere Nutzungsdauer von Bauteilen“ ermöglichen. Auch Nylon Polymers, Buchholz i.d.N., spricht „vernetzbare PA- und PBT-Compounds zur Substitution von Hochleistungs-Thermoplasten“ an. Diese Compounds werden „nach Kundenanforderung vernetzbar ausgerüstet“

Auf der Basis des hochtemperaturbeständigen Polymers PEKK bietet Lehmann & Voss „neue Werkstoffe mit außergewöhnlichen tribologischen und thermischen Eigenschaften an. Das Verschleiß- und Reibverhalten dieser Compounds zeigt einen niedrigen und besonders gleichmäßigen Verlauf bis 165 °C im Vergleich zu anderen Hochtemperaturpolymeren. Weiterhin weist das Material eine erhöhte Wärmeformbeständigkeit auf.“

Der Markt für faserversträrkte Kunststoffe wächst – in Deutschland sogar überdurchschnittlich stark. Das ergab eine Studie des Branchenverbandes AVK. Von diesem Trend profitiert auch die Leichtbau-Messe Composites Europe in Stuttgart.

Der Markt für faserversträrkte Kunststoffe wächst – in Deutschland sogar überdurchschnittlich stark. Das ergab eine Studie des Branchenverbandes AVK. (Bildquelle: Reed)

Gewichtsreduzierung ohne Festigkeitsverlust

Neben der Festigkeitssteigerung ist bei der Werkstoffentwicklung die Gewichtsreduzierung ein wichtiges Ziel. Dies dient der „Schonung von Ressourcen“, wie Lehmann & Voss darstellt, und „ist ein elementarer Bestandteil bei der heutigen Auslegung und Dimensionierung von technischen Bauteilen in vielen Industrien“, wie vor allem der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Weiter führt Lehmann & Voss aus, dass „Polyamide mit Verstärkungsstoffen, wie Glasfasern, Kohlenstofffasern und Mineralien gerade in der Automobilindustrie immer mehr an Bedeutung gewinnen.“ Mit einem Treibmittelsystem des Unternehmens „gelingt es nun, das Gewicht dieser Materialien um bis zu 30 Prozent zu reduzieren und gleichzeitig den Verlust an mechanischen Eigenschaften gering zu halten. So ergibt sich zum Beispiel in die Biegebeanspruchung von mit diesem System geschäumten Bauteilen ein Performancefaktor im Bereich von 1 bis 1,3. Somit ist die Veränderung der Biegefestigkeit kleiner als die Gewichtsreduzierung. Dieses speziell auf Polyamide abgestimmte endotherme Treibmittelsystem ermöglicht, neben der Gewichtsreduzierung, die Vermeidung von Einfallstellen und Schrumpflunkern. Delaminierungen in mechanisch hoch beanspruchten Bauteilen, die bei der Zugabe von Masterbatch auf Basis von Polyethylen oder Universalträger entstehen können, werden durch die Verwendung eines speziellen Polyamids als Trägersystem verringert beziehungsweise verhindert.“


Marktübersicht Rohstoff-Distributoren

Diese Marktübersicht enthält das Angebot der Rohstoff-Distributoren aufgeschlüsselt nach Werkstoff (gefüllte und ungefüllte Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere), Dienstleistungen und Lieferart der Werkstoffe (Pulver, Granulat) und Packgröße (Sack, Bigbag, Oktabin oder Silo). Ebenso enthalten sind Angaben zur Gewährleistung oder möglichen Prüfzertifikaten.

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Die Wirksamkeit des wärmeleitenden Füllstoffes wird durch die Wärmebildkamera deutlich. (Bildquelle: Quarzwerke)

Die Wirksamkeit des wärmeleitenden Füllstoffes wird durch die Wärmebildkamera deutlich. (Bildquelle: Quarzwerke)

Zuschlagstoffe steigern Leistungsfähigkeiten

Viele der Eigenschaftsverbesserungen der Werkstoffe sind auf Zuschlagstoffe zurückzuführen, über die daher in diesem Trendbericht zu berichten ist. So betreffen nach Macomass, Aschaffenburg, Werkstoff-Weiterentwicklungen „leitfähige und antistatische Kunststoffe, wärmeleitende und gleichzeitig elektrisch isolierende Compounds“ sowie „flammgeschützte halogenfreie PP für geringe Wanddicken.“ „Wärmeleitfähige Füllstoffe für polymere Anwendungen, die gleichzeitig elektrisch isolierend wirken“, werden auch von Quarzwerke, Frechen, angesprochen. Das Unternehmen berichtet darüber hinaus von einem „Masterbatch, das die Durchlässigkeit für Licht und Solarstrahlung von Acrylglas in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur verändert.“

„Für die Spritzgießverarbeitung“ steht nach WTH, Stade, „PP-Masterbatch mit Glassbubbles“ zur Verfügung. Außerdem spricht das Unternehmen eine Oberflächenmodifizierung von Füllstoffen“ an, die „für eine schnelle Dispergierung“ sorgt.

Über die Entwicklung eines „Weichmachers speziell für PVC und technische Kautschuksorten“ berichtet Emery Oleochemicals, Düsseldorf. Danach „basiert dieser Weichmacher auf Azelainsäure, während übliche Niedrigtemperatur-Weichmacher auf Basis von Sebazinsäure produziert wurden.“ Azelainsäure ist ein „natürlicher und stets verfügbarer Rohstoff“, führt das Unternehmen weiter dazu aus. „Auf Epoxyharz basierende Formmassen zur mediendichten Umhüllung von Elektronikteilen und Stanzgittern“ weist Raschig, Ludwigshafen, hin.

Lifocolor

Farben sprechen den Kunden auch emotional an. Die Verpackungen sollen dem Endverbraucher auf diese Weise zum Kauf bewegen. (Bildquelle: Lifocolor)

Optische Produkt-Individualisierung

Vor allem bei Gebrauchsgütern ist das optische Erscheinungsbild eine wesentliche Eigenschaft, auf die Gabriel-Chemie, Gumboldskirchen, Österreich, und Lifocolor, Lichtenfels, eingehen. Letztere berichtet von Multicolor-Effekt-Masterbatches, mit denen sowohl helle, der Natur nachempfundene Töne, als auch dunkle Farben erzielt werden können. „Der sogenannte Farbtonflop“, der schillernde Farbtöne erzeugt, „ist abhängig vom Betrachtungswinkel und vom Lichteinfall. Spezielle Effektpigmente verstärken bestimmte Wellenlängen, andere werden ausgelöscht.“ Dieser Effekt unterstützt den Verpackungsdesigner bei der „Individualisierung von Kunststoffartikeln.“ Auch Gabriel-Chemie „sieht besonders im Bereich von Markenartikelherstellern einen steigenden Trend zur Individualisierung von Verpackungen“ und hat sich hierzu mit dem Thema Marmoreffekt für Kunststoffe“ intensiv beschäftigt. „Unterschiedliche Rohstoffe und Produktionsverfahren“ ermöglichen nun, „interessante Marmoreffekte in Kunststoff nachzubilden, die jedes Produkt zum Unikat machen. Ähnliches gilt für Metall-Effekte“, berichtet das Unternehmen. Masterbatch-Rezepturen ermöglichen „erstmals, eine verblüffend echte Metalloptik in Kunststoffen nachzubilden ohne sichtbare Glitzerpartikel an der Oberfläche.“

Lasermarkierung auf Kunststoffen mit Metallglanz (Bildquelle: Gabriel Chemie)

Lasermarkierung auf Kunststoffen mit Metallglanz (Bildquelle: Gabriel Chemie)

Kontrastreiche Lasermarkierung

Beide Unternehmen sprechen auch die Laserbehandlung von Kunststoffen an. Dazu schreibt Lifocolor, dass „zahlreiche Kunststoffe im nahen Bereich von infrarotem Licht keine Laserstrahlung absorbieren können“ und es deshalb „essentiell ist, das Polymer durch Zugabe eines Additivs zu lasersensibilisieren.“ So werden „reinweiße Markierungen auf tiefschwarzem Untergrund ermöglicht mit bisher unerreichtem Kontrast. Die Präparation ist für diverse Polyamid-Qualitäten mit und ohne Glasfaseranteil geeignet. Beim Laserbeschriften neigt PA üblicherweise zum Aufschäumen und die Beschriftung erscheint dadurch weiß. Dabei wird mit verschiedenen Lasertypen ein sauberes Schriftbild erreicht. So können Beschriftungen und Markierungen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen realisiert werden, wie zum Beispiel in der Automotive-Branche etwa auf Blinker-Schaltern oder dem Motorinnenraum, auf Kabelummantelungen und bis hin zu hochbelastbarem Werkzeug wie zum Beispiel auf Bohrhämmern.“

Gabriel-Chemie berichtet von „Rezepturen auf Basis spezieller Pigmente, deren optische Eigenschaften durch den Einfluss von Laser von völliger Opazität bis zum gewünschten Grad von Transluzenz geändert werden können. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig und reichen zum Beispiel von im Hintergrund zu beleuchtenden Schaltern über Kosmetikverpackungen bis hin zu Elementen im dekorativen Bereich.“

Hybridspritzguss und kürzere Zykluszeiten

Victrex erweitert sein Angebot an Composites für die Luftfahrtindustrie stetig. (Bildquelle: Victrex)

Neue Anwendungen in Flugzeugbau und Medizin

Victrex, Hofheim/Ts., berichtet über „Verbundwerkstoffe in Kombination mit einem neuen Hybridspritzgussverfahren“, die „für die Flugzeugindustrie entwickelt“ wurden: Diese „Option kann die Fertigung und Montage von Flugzeugbauteilen, wie etwa lasttragende Befestigungen und Halterungen als ein zentraler Entwicklungsbereich, beschleunigen und darüber hinaus bis zu 60 % Gewicht einsparen. Die im Lastenheft vorgegebene Festigkeit der Komponenten muss dabei erfüllt werden.“

Für den Medizin-Bereich berichtet Victrex, dass „das Potential von mit Kohlenstofffasern verstärkten PEEK-Verbundwerkstoff-Platten (CFR-PEEK) für die Fixierung von Frakturen zunehmend überzeugt, vor allem angesichts ihrer hohen Ermüdungsfestigkeit und eines günstigen Elastizitätsmoduls. Die potentiellen Vorteile einer weniger steifen Konstruktion sind für den Heilungsprozess attraktiv. Ergebnisse von ersten klinischen Vergleichen mit Metallen hat Invibio Biomaterial Solutions“, Lancashire, Großbritannien, ein Victrex-Unternehmen, das auf dem Gebiet von implantierbarem PEEK arbeitet, „bereits angekündigt.“

K 2016: Hält Lebensmittel länger frisch

Verpackungsbeispiel einer PLA-basierten Lebensmittelverpackung mit Barriere-Additiv. (Bildquelle: BYK)

Geprüfte Masterbatches für Lebensmittelverpackungen

Organoleptisch geprüftes Masterbatch wird von Gabriel-Chemie als ebenfalls neue Anwendung für Kunststoffe angeführt. Hintergrund ist, dass das Verpacken „von Getränken und Lebensmitteln mit empfindlichen Inhalten, wie zum Beispiel Mineralwasser, zu den anspruchsvollsten Aufgaben der Verpackungsindustrie gehört. Die Verpackung soll den Endkonsumenten nicht nur optisch ansprechen, funktionell sein und eine optimale Haltbarkeit ermöglichen, sondern auch die sensorische Qualität des verpackten Inhaltes unter allen Umständen bewahren. Die Ursachenforschung einer durch die Verpackung hervorgerufenen geschmacklichen Beeinträchtigung ist „aufgrund der komplexen Prozesskette und der vielen unterschiedlichen Einflussfaktoren äußerst schwierig“ und kann durch Verwendung organoleptisch geprüfter Masterbatches vermieden werden.

Vielfältige Anwendungen

Click Plastics, Bensheim, führt beispielhaft den „Ersatz einer Messingschraubbuchse durch PPS im Automobilbereich“ als neue Anwendung an ebenso wie den „Einsatz von PBT/ASA/GK für voll versenkbare Türgriffe“ und „PP conductive für die Elektroindustrie.“ Für „LED-Beleuchtungen“ kommt nach Macomass „PP mit Lichtstreueffekt“ zum Einsatz. Diese Firma deutet auch einen Ersatz von PVC durch TPE an.

Recyclate in vielen Bereichen akzeptiert

Nach Vogt-Plastic, Rheinfelden, geht der Trend „bei der Verwendung von PP-Recyclatcompounds in der Automotive-Industrie hin zu hochschlagzähmodifizierten Typen (KSZ Charpy @ 23 °C > 35 kJ/m²). Dabei werden nicht nur Anwendungen wie Unterbodenschutz oder Radhausschalen, sondern auch nicht sichtbare Teile des Innenraums realisiert.“ Darüber hinaus „erfreut sich das Blasformen von post-consumer HDPE-Granulat für die Herstellung von Kunststoffflaschen wachsender Popularität. Entscheidend ist dafür unter anderem ein möglichst niedriger Restanteil an PP (<1 Prozent).“ Voraussetzung für die Akzeptanz von Recyclaten ist nach Macomass eine „gleichbleibende Qualität“ und die Herkunft „hochwertiger Recyclate aus zuverlässigen Quellen.“

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

office@hoffmanns-texte.de