Trendbericht Farb- und Additivbatches

Durch individuelle Anpassung von Färbemitteln lassen sich PCR-Materialien in vielen attraktiven Farbtönen einfärben. (Bild: Finke)

Das Bestreben Kunststoffverpackungen kreislauffähig zu machen, ist bei Herstellern aufgrund politischer Vorgaben und freiwilliger Verpflichtungen der Markenartikler groß. Als Schlagworte sind hier zu nennen Monomaterialien und Design für Recycling. Doch alleine damit ist es nicht getan. Werden Kunststoffe im Kreis geführt, so werden die Polymere und die enthaltenen Zusatzstoffe thermisch belastet. „Somit ist es wichtig, dass sich die Pigmente nicht zersetzen und nicht migrieren, wenn aus dem Rezyklat neue Verpackungen hergestellt werden“, berichtet Clariant International, Muttenz, Schweiz. Karl Finke, Wuppertal, ergänzt zu diesem Thema, dass das primäre Ziel ihrer internen Entwicklungen sei, wiederverwertbare farbige Systeme zu schaffen, die auch die Recycling-fähigkeit der damit hergestellten Produkte sicherstellen.

Aus blind wird sichtbar

Neue Farbmittel erübrigen den Bedarf an Ruß. (Bild: Clarian)

Um auch dunkel und schwarz eingefärbte Kunststoffe kreislauffähig zu gestalten, müssen diese frei von Ruß sein, um beim Sortieren von den Nah-Infrarot-Detektoren (NIR) erkannt zu werden. „Wird die schwarze Einfärbung allerdings durch eine Kombination von Farbmitteln ohne Ruß erreicht, gelingt die NIR-gesteuerte Sortierung problemfrei“, erläutert Lifocolor, Lichtenfels. Und weiter: „Mit NIR-detektierbaren Schwarz-Konzentraten können Verpackungsanwendungen aus Virgin- und PCR-Wertstoffen eingefärbt und sortierfähig gemacht werden, sodass eine permanente Recyclingfähigkeit sichergestellt ist.“ Clariant sieht eine weitere Herausforderung bei der Farbeinstellung von Verpackungen, die 50 % Rezyklat enthalten. „Das Rezyklat besitzt oft einen braunen oder gelblichen Unterton, was die Erreichung einer brillanten Farbe erschwert“, so der Pigmenthersteller. Lifocolor macht in diesem Zusammenhang auf Prozessadditive oder Füllgutschutz für den PET-Recyclingprozess aufmerksam. Diese sorgen mithilfe einer Kombination aus stabilen Additiv-Komponenten für eine UV-Stabilität des Endartikels und schützen in entsprechender Dosierung auch UV-empfindliche Füllgüter und Inhalte. Das werkstoffliche Recycling von technischen Kunststoffen soll nicht im Downcycling enden. Für ein Upcycling von Polyamiden weißt L. Brüggemann, Heilbronn, auf reaktive Kettenmodifikatoren hin, die präzise und robust die für die jeweilige Anwendung gewünschte Molmasse und Viskosität steuern. Diese Produkte liegen in Pelletform vor und werden beim Compoundieren zudosiert.

Additive zum Schutz

Mit Großbrandversuchen (hier ein brennender Flugzeugflügel) wies das Wehrwissenschaftliche Institut für Werk- und Betriebsstoffe WIWeB die Faserfreisetzung von Fasern mit kritischen Dimensionen nach.(Bild: WIWeB)

Plagiate und Produktfälschungen sorgen weltweit für Umsatzverluste. Um dem vorzubeugen, können bereits im Produktentwicklungsprozess verschiedene Marker eingebaut werden, damit der Hersteller die eindeutige Nachweisbarkeit des Originalproduktes gewährleisten kann, ist von Grafe Advanced Polymers, Blankenhain, zu hören. Und weiter weist das Unternehmen darauf hin, dass die Nachfrage nach der unsichtbaren Kennzeichnung der eigenen Bauteile mit Masterbatches sowie die entsprechende Prüftechnik von großem Interesse seien.

Dass Flammschutzmittel in Epoxidharzen mehrere Funktionen übernehmen kann, zeigt das neuentwickelte Additiv auf Basis phosphorhaltiger Polyacrylamide, das hinsichtlich Flamm- und Faserschutz optimiert ist. Forscher vom Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF), Darmstadt, und des Wehrwissenschaftlichen Instituts für Werk- und Betriebsstoffe (WIWeB), Erding, haben dieses für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) entwickelt. Die Bundeswehr sieht im Brandfall CFK-Werkstoffe besonders kritisch, da sich beispielsweise lungengängige Faserbruchstücke bilden, die in Verdacht stehen, Krebs auszulösen. „Dank des Baukastenprinzips, in dem Ausgangsmaterialien und Prozessführung bei der Synthese wählbar sind, lassen sich der Flammschutzmechanismus und die Materialeigenschaften maßschneidern“, berichten die Forscher des LBF.

Das Produktspek­trum von Grafe umfasst neben Farb- und Additiv-Masterbatches ein breites Sortiment an funktionellen Kunststoff-compounds. (Bild: Grafe)

„Compoundeure, die die E&E-Industrie beliefern, benötigen verstärkt metall- und halogenidfreie hitzestabilisierende Additive. Diese sollen die Integrität von Polyamid-Bauteilen bei erhöhten Temperaturen sowie deren elektrische Eigenschaften erhalten“, berichtet der Hersteller aus Heilbronn. Weiterhin beschreibt das Unternehmen den Trend zur anwendungsspezifischen Optimierung der Fießfähigkeit. Diese Additive verbessern bei Polyamiden den Schmelzefluss bei gleichen mechanischen Eigenschaften der Bauteile und die Zykluszeit wird verkürzt. Das Unternehmen aus Lichtenfels erkennt aufgrund der Pandemie bei Herstellern und Markenartiklern den Bedarf nach Lösungen, mit denen sie ihre Kunststoffprodukte hinsichtlich Hygieneanforderungen und Reinlichkeitsempfinden optimieren können.

Vielfalt der Farben

Trendfarben fürbiobasierte, heimkompostierbare Polymere. Lifocolor

Der Masterbatchhersteller aus Blankenhain teilt mit, dass sich die Angst und Unsicherheit durch die Corona-Situation auf die Gefühlswelt und Farbauswahl der Menschen auswirkt: „Natürliche und warme Farben traten verstärkt in den Vordergrund. Braun-, Beige- und Cremetöne bestimmten den Trend. Aktuell werden brillante und fröhliche Farben, gelb-orange und grüne Töne, wieder verstärkt nachgefragt.“
Mit dem steigenden Einsatz von Biopolymeren nimmt auch der Bedarf an geeigneten Pigmenten, Farbstoffen und Trägermaterialien zu. Die Mehrzahl der Firmen, die sich an der Trendabfrage beteiligt haben, führen Entwicklungen auf diesem Gebiet durch und bieten erste geeignete, nachhaltige Produkte an. Lifocolor sieht als wichtiges Innovationsthema das Einfärben von Biopolymeren. Farbe und Nachhaltigkeit gehen dabei sehr wohl zusammen und die Weiterentwicklung der Farbvielfalt für abbaubare Biopolymere voran. Die Farbkonzentrate des Herstellers basieren auf umweltverträglichen Farbmitteln und bauen sich unter Heimkompostbedingungen zu Wasser, Kohlendioxid und Mineralien ab. „Seitens der OEM beobachten wir vermehrte Bestrebungen, den Farbanteil in den Produkten zu reduzieren. Dabei wird jedoch oft übersehen, dass Farbe mehr als eine dekorative Funktion erfüllt. Sie kann nachhaltige Aspekte, optische Differenzierung und Füllgutschutz gewährleisten. Sie kann Markenbotschaften transportieren sowie Wiedererkennungswert und Identifikation schaffen“, ist aus Wuppertal zu hören. Die Ausführungen der Masterbatchhersteller zeigen, dass die derzeitige Rohstoffknappheit und die sehr stark gestiegenen Preise deren Tagesgeschäft erheblich beeinflussen. „Durch langfristige Lieferkontakte und ein stabiles Lieferantenportfolio können wir Materialengpässen und gestörten Produktionsabläufen entgegenwirken“, heißt es aus Blankenhain.

Wo geht die Reise hin?

Orange ist laut Lanxess ein Trend in der Elektromobilität, der gerade erst Fahrt aufnimmt. (Bild: Lanxess)

Wie zuvor bereits ausgeführt, liegen die Entwicklungsschwerpunkte der Hersteller von Additiv- und Farbbatches auf der Nachhaltigkeit und Kreislauffähigkeit der Kunststoffteile sowie den Biopolymeren. Doch es gibt weitere Entwicklungen. So sieht Lanxess, Köln, einen Trend bei der Einfärbung von Kunststoffen für den 3D-Druck und Lifocolor bei neuen Technologien wie die Kunststoffverarbeitung unter Einsatz von Kohlenstoffdioxid. Grafe geht davon aus, dass Kunststoff auch weiterhin den Trend in der Automobilbranche bestimmen wird. „Das Fahrzeug der Zukunft wird mehr und mehr aus Kunststoff bestehen und hat nach wie vor viel Potenzial. Neue Antriebskonzepte, wie Wasserstoff und E-Mobilität, werden den Kunststoffanteil steigen lassen und mit speziellen Materialeigenschaften in den Vordergrund stellen. Auch im Interieur stehen Designer und die Kunststoffbranche vor neuen Herausforderungen. Die Nachfrage nach transparenten Materialien und die wachsenden Anforderungen an die Bauteiloberflächen bringen spannende Projekte mit sich. Die besondere Herausforderung liegt nun in der Expertise beim Einfärben und veredeln der Kunststoffe.“