ls Additive für Polypropylen und Polyamid in anspruchsvollen Spritzgieß-Anwendungen ermöglichen die Glashohlkugeln des Typs iM16K des Un-ternehmens 3M Deutschland optimierte Kunststoff-Formulierungen mit niedriger Dichte. Das speziell für Compoundier- und Spritzgussprozesse in der Kunststoff-Industrie entwickelte Produkt zeichnet sich durch eine isostatische Druckfestigkeit von über 110 MPa (16.000 psi) aus. Mit einer Dichte von 0,46 g/cm3 kann mithilfe dieser neuartigen Kugeln je nach Füllgrad und Formulierung das Gewicht von Systemen mit mineralisch gefülltem Polypropylen um mehr als 15 Prozent und bei in Glasfaser gefülltem Polyamid um mehr als 18 Prozent reduziert werden.

Diese Gewichtsvorteile werden ergänzt durch eine verbesserte Produktivität: Da die Glaskörper hohl sind, muss weniger geschmolzenes Polymer gekühlt werden. So verkürzen sich die Zykluszeiten je nach Kunststoff um 10 bis 20 Prozent. Durch die Kugelform (Formfaktor 1,0) wird häufig die Dimensionsstabilität des Polymerverbundstoffs verbessert, was sich in weniger Schrumpf und Verzug und somit auch in weniger Ausschuss und Nacharbeit bemerkbar machen kann. Glashohlkugeln sind in allen gängigen Thermoplasten einsetzbar. Die gegen Korrosion, Temperatur und chemische Einflüsse beständigen Kugeln sind aufgrund ihrer Form äußerst stabil. Als eine der stärksten Formen der Natur bietet die Kugel von allen anzutreffenden Formen die geringste Oberfläche im Verhältnis zum Volumen und kann daher höherem isostatischen Druck standhalten – im Falle der 3M Glashohlkugeln sind dies maximal 2.000 bar.

Verbesserte mechanische Eigenschaften

Glashohlkugeln können in einem geschmolzenen Polymer besser fließen als herkömmliche Mineralfüllstoffe und wirken sich so geringer auf die Rheologie (Viskosität, Schmelzfluss) aus. Damit lassen sich gefüllte Bauteile und Teile mit komplexer Geometrie leichter formen. Dadurch sind, im Vergleich zu mit Mineralstoffen gefüllte Polymermassen, wiederum niedrigere Werkzeugtemperaturen oder Einspritzdrücke möglich.

In unterschiedlichen Abmessungen eingesetzt, sorgen sie für die größtmögliche Packungsdichte: Kleinere Partikel füllen die Freiräume zwischen den größeren aus. Darüber hinaus sind durch den Zusatz dieser Kugeln in Compounds die Wärmeleitfähigkeit gering und die dielektrischen Konstanten meist niedriger. Speziell für Leichtbau-Entwicklungen mit Kunststoffen hat das Unternehmen die Glashohlkugeln iM16K entwickelt. Obwohl auch sie eher aus Luft als aus Glas bestehen, erhalten sie ihre hohe Stabilität durch ihre Form. Dabei können sie in Standard-Spritzgussanlagen verarbeitet werden, sodass keine Investitionen in neue Anlagen notwendig werden. Die Glaskörper werden aus alkaliarmem Borsilikatglas gefertigt. Es stehen mehr als 20 Varianten zur Wahl, die sich je nach Anwendung in Größe, Dichte und Druckfestigkeit unterscheiden.

Nicht zu vernachlässigen ist schließlich der Nachhaltigkeitseffekt, der sich beim Einsatz von Leichtbau-Kunststoffteilen, bemerkbar macht, wie ein Beispiel des Polymerspezialisten Rehau zeigt. Das Unternehmen hat einen neuen thermoplastischen Kunststoff entwickelt, der bei seiner Verwendung im Bau von Fahr- oder Flugzeugen künftig dabei helfen kann, Treibstoff einzusparen. „Nach unseren Berechnungen könnte zum Beispiel ein einziges Griffleisten-System in einem Linienflugzeug bei Herstellung mit diesem neuen Werkstoff das Gewicht um mehr als fünf Kilogramm pro Flugzeug reduzieren, was pro Jahr rund 1.000 Liter Kerosin einsparen würde“, so ein Vertreter des Unternehmens. Hochgerechnet auf eine Flotte von 150 Flugzeugen über einen Betriebszeitraum von 15 Jahren könnten insgesamt etwa 2,25 Millionen Liter Kerosin eingespart werden.

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Anna Petra Thomas-Wolters