Elektrizität ist Brandursache-Nummer 1. Das Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e.V. untersuchte die Ursachen von Brandschäden und fand heraus, dass rund 32 % der Brandschäden durch Elektrizität verursacht werden (schadenprisma 1/2010, S. 14). Daher ist es nicht verwunderlich, dass Flammschutz und Temperaturbeständigkeit zu den am häufigsten geforderten Merkmalen von Kunststoffe im Einsatz für Elektrik und Elektronik zählen. Auf Nachfrage der Redaktion beschrieben Kunststoffhersteller eine gute Verarbeitbarkeit und Resistenz gegen Chemikalien als weitere wichtige Eigenschaften. „Daneben sind eine geringe Wasseraufnahme, eine gute Hydrolysebeständigkeit, eine hohe Dimensionsstabilität und eine hohe mechanische Festigkeit unumgängliche Merkmale von Kunststoffen für elektrische und elektronische Anwendungen“, erklärt Jean Michel Pouillaude, Key Technology Manager Elektrogießharze bei Rampf Giessharze und verweist außerdem auf die notwendige UL-Listung der Werkstoffe. Dazu ergänzt Antonio Nerone, Global Leader Electric and Electronic Industry, DuPont: „Es existiert eine Vielzahl nationaler und internationaler Normen, die zum Teil deutliche Unterschiede in der Vorgehensweise für an sich ähnliche Tests vorschreiben.“

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz als Entwicklungstreiber

Wie in vielen anderen Industriezweigen gehört das Einsparen von Energie und eine effiziente Produktion zu den stärksten Treibern der Entwicklung. „Generell ist die größte Herausforderung für die Branche, nachhaltige Lösungen für Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu finden. Dies schließt ein, dass Produkte eine geforderte Leistung und zugleich einen Zweitnutzen bieten, indem sie helfen, Emissionen zu reduzieren, auf erneuerbaren Rohstoffen basieren, eine höhere Energieeffizienz ermöglichen, einen geringeren ökologischen Fußabdruck hinterlassen und zu mehr Sicherheit beitragen,“ fasst Nerone zusammen. Die zurzeit bedeutendste Aufgabe sei die Entwicklung vollständig umweltverträglicher Kunststoffe, denn bis heute sei es nicht möglich, sichere Anwendungen ohne den Einsatz von Zusatzstoffen zu realisieren, die ein gewisses Gefahrenpotenzial bergen. „Ideal wären Hochleistungskunststoffe, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren und auch biologisch abbaubar sind,“ meinte Nerone. Das bestätigt auch Pouillaude und sagt: „Die großen Herausforderungen der Rampf Giessharze liegen in der Forschung und Entwicklung von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffen und im Recycling von Produktionsreststoffen.“

Dafür investiert Rampf in die Untersuchung von Einsatzmöglichkeiten nachwachsender Rohstoffe wie Raps-, Soja- Rizinus- und Sonnenblumenöl sowie Lignin in die Reaktionsgießharze. „Rampf schließt die Nutzung von Palmölderivaten aus und möchte verstärkt Erzeugnisse heimischer Landwirte, wie Raps- und Sonnenblumenöl einsetzen, da hierbei die Nachhaltigkeitskriterien wie kurze Transportwege und effiziente Verarbeitung besser eingehalten und kontrolliert werden können,“ erklärte Dr. Frank Dürsen, Leiter des Labors Zukunft und Nachhaltigkeit der Rampf Holding. Neben den Produktionswegen von Rohstoffen nehmen auch Kunststoff-Anwendungen für einen nachhaltigen Umgang mit den Ressourcen zu. „Die Entwicklungstrends ergeben sich aus den Konsequenzen des globalen Energiebedarfs und betreffen die Gewinnung und Speicherung von Energie sowie die Verteilung der Energie durch Wind und Solar. So auch die Entwicklungen auf dem LED-Markt“, sagte Pouillaude. Und auch Sven Höppner, Geschäftsführer von Werner Wirth, berichtet, dass insbesondere aus dem Bereichen LED-Applikationen auch die Temperaturleitfähigkeit immer wieder Thema der Engineeringrunden sei.

Herausforderung: Kombination von Eigenschaften

Größte Herausforderung für die Hersteller ist die Kombination der geforderten Eigenschaften. „Die Teile werden immer kleiner mit immer mehr Funktionen bei steigender Temperaturbelastung. Somit gibt es einen Bedarf an Kunststoffen, die bei guter Fließfähigkeit und Dimensionsstabilität gleichzeitig die geforderten mechanischen und elektrischen Eigenschaften mitbringen“, berichtet Uwe Kannengießer, Market Development Vestapeek Peek bei Evonik. Für TPE stellt Michael Fischer, Sales Manager TPE bei Müller Kunststoffe, fest: „Eine stetige Aufgabenstellung ist es, spezielle Anforderungen unter Beibehaltung der TPE typischen Eigenschaften, wie zum Beispiel hohe Flexibilität und niedrige Shore-Härten, zu erfüllen. Schwierig ist dies besonders bei Eigenschaftskombinationen wie bei flammgeschützt/leitfähig, haftungsmodifiziert/flammgeschützt und anderen.“ Beim Thema Flammschutz sei die Substitution von halogen- und/oder antimontrioxidhaltigen Flammschutzsystemen durch halogenfreie Alternativen zu beobachten. Doch gleichzeitig merkt er an, dass der Einsatz von Spezialadditiven aufgrund des Preises ein wirtschaftlicher Faktor sei. „Störend ist, wenn teure Additive andere Eigenschaften der Werkstoffe verschlechtern – Beispielsweise verminderte Bewitterungsbeständigkeit bei einigen halogenfreien Flammschutzmitteln.“ Wozu Kannengießer ergänzt:„Die kommerziell verfügbaren Flammschutzadditive sind noch nicht ausgereift. Sie bieten zwar technisch akzeptable Lösungen, treiben aber durch den Mindestfüllgrad in der Rezeptur die Kosten nach oben. Hier verfolgen wir Wege dieses Dilemma zu beseitigen.“

Preis und Leistung im Gleichgewicht

Wenn es um Kosten geht, stellt sich auch stets die Frage nach dem Preis-Leistungs-Verhältnis. Und darin fließen nicht nur die Werkstoffqualität, sondern auch auch weitere Leistungen des Lieferanten ein. „Ausschlaggebende Kaufkriterien sind vor allem Qualität und Flexibilität beim Eingehen auf Kundenanforderungen. Hierbei müssen unsere Materialien oftmals auf das Endprodukt und das vorhandene Produktionsequipment beim Kunden angepasst werden“, legt Fischer dar. „Die Verarbeitungstechnologie abzustimmen auf die sich neu ergebenden Material und Projektanforderungen. Im Marktgeschehen des Hotmelt-Moulding bilden Material, Maschine und Vergusswerkzeug eine Einheit, die am besten von einem Dienstleister geliefert wird.“ Und auch Kannengießer weiß: „Das beste Preis-Leistungsverhältnis ist ein entscheidender Faktor. Neben unserer langjährigen Kompetenz im Spritzguss, in der Extrusion und im Polymer-Design sind auch die anfangs nicht sichtbaren Serviceleistungen nicht zu vernachlässigen, als Beispiel sei hier die Möglichkeit der Modellierung und Berechnung mittels CAD/CAE genannt.“ In ähnlicher Weise bietet DuPont Unterstützung für den Anwender. „Über unsere weltweiten Einrichtungen für den Computer Aided Technical Service (CATS) haben unsere Kunden Zugriff auf unsere Dienstleistungen in den Bereichen Computer Aided Engineering (CAE) und Computer Aided Design (CAD, einschließlich Finite-Elemente-Analyse (FEA) und 3D-Modellierung,“ erklärte Nerone.

Vision: Leitfähigkeit

Die Kombination von Eigenschaften dominiert auch Visionen in der Werkstoffentwicklung. „Die größere Designfreiheit von Kunststoffen gegenüber Metall ist schon gegegeben – nun gibt es immer öfter den Wunsch, diese Kunststoffe wärmeleitfähig zu machen,“ erklärt Kannengießer. Und auch Fischer stellt fest: „Eine Leitfähigkeit, die mit der von Metallen vergleichbar ist, ist derzeit mit Kunststoffen nicht zu erreichen. Falls dies in Zukunft umsetzbar wäre, würden sich neue Geschäftsfelder und Anwendungen für Kunststoffe erschließen.“


„Ausschlaggebende Kaufkriterien sind vor allem Qualität und Flexibilität beim Eingehen auf Kundenanforderungen.“

Michael Fischer, Sales Manager, Müller Kunststoffe

 

„Die kommerziell verfügbaren Flammschutzadditive sind noch nicht ausgereift.“

Uwe Kannengießer, Key Account Manager
and Market Development Vestapeek Peek,
Evonik

 

Neue Technologien

Nachhaltigkeit in letzter Konsequenz

Mit Ressourcen effizient umzugehen ist ein Ziel, dass der Nachhaltigkeit dient und gleichzeitg wirtschaftliche Vorteile bieten kann. Hiefür ist der Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der Kunststoffproduktion ein Beitrag. Rampf Giessharze geht noch einen Schritt weiter und setzt als Hersteller biobasierter Kunstharze in Übereinstimmung mit dem Anwender entweder nur Rohstoffe ein, die nicht der Nahrungsmittelkette entnommen werden oder solche, deren Verwendung die Grundversorgung mit Lebensmitteln nicht gefährden und bei deren Gewinnung nachhaltige Kriterien Anwendung finden. Daher schließt der Hersteller die Nutzung von Palmölderivaten aus und möchte verstärkt Erzeugnisse heimischer Landwirte, wie Raps- und Sonnenblumenöl einsetzen, da hierbei die Nachhaltigkeitskriterien wie kurze Transportwege und effiziente Verarbeitung besser eingehalten und kontrolliert werden können.

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Dr. Etwina Gandert