NEU: Marktübersicht Rohstoff-Distributoren

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Die Mehrzahl der Firmen, die sich zu Entwicklungstrends geäußert haben, sprechen Trends im Hinblick auf neue Werkstoffe und Werkstoff-Weiterentwicklungen an. Hierbei werden biobasierte Werkstoffe und Materialien für die additive Fertigung hervorgehoben. So berichtet Emery Oleochemicals, Düsseldorf, von einer steigenden Nachfrage nach biobasierten Werkstoffen, die auch gemäß Hexpol TPE, Lichtenfeld, K.D. Feddersen, Hamburg, im Trend liegen. Lediglich beim Recycling thermoplastischer Elastomere stellt Kraiburg TPE, Waldkraiburg, einen Trend weg vom „reinen Bio“ fest, da das Recycling „bei Herstellern, Verarbeitern und OEMs definitiv immer weiter in den Fokus rückt.“

Werkstoffentwicklung für additive Fertigung

Das zweite hervorgehobene Thema betrifft Werkstoffe für die additive Fertigung, hervorgerufen durch „einen starken Industrialisierungstrend der additiven Herstellung“, wie Velox, Hamburg, anmerkt. Dieser Trend „bewegt sich im Bereich von Druckern und Materialien“ fort, „von Prototypen und hin zur Produktion“. Diese Tendenz lässt sich nicht nur für SLS- oder SLM-Technologien erkennen, sondern auch für die gesamte Industrie. In diesem Umfeld suchen Maschinenhersteller nicht nur nach neuen Wegen, 3D-Druckprozesse zu automatisieren und zuverlässige Drucke herzustellen. Es wird ebenso versucht, innovative Wege in der Herstellung von Multimaterialien und anwendungsspezifischen Materialien zu finden.“ Dies verwundert nicht vor dem Hintergrund, auf den Victrex Europa, Hofheim/Ts., hinweist, wonach die „additive Fertigung im vergangenen Jahr um rund 21 Prozent gewachsen ist.“ Weiter berichtet das Unternehmen, dass „immer mehr Materialien und Technologien rund um diese Fertigungsart entstehen, darunter auch die ersten gezielt dafür entwickelten und optimierten PAEK-Polymere.“ Lehmann & Voss, Hamburg, berichtet von „neuen Werkstoffen für den extrusionsbasierten 3D-Druck auf Basis PET, Hochtemperatur-Polyamid, PEEK und PEI“, sowohl unverstärkt als auch verstärkt. Für den 3D-Druck mittels Lasersintern wurde ein neues PP-Pulver entwickelt. Zu diesen Materialien ergänzt Lehmann & Voss, dass alle „diese Werkstoffe Festigkeiten bieten, die vergleichbar mit Festigkeiten im Spritzguss“ sind. Neue Compounds auf Basis PEEK weisen besonders hohe Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit auf. Auch Nordmann, Rassmann, Hamburg, und Hexpol TPE berichten, dass „weitere Werkstoffe für additive Fertigung hinzu kommen“, nach letzterer „auch verstärkte weiche Materialien.“

Substitution ohne Leistungseinschränkung

Nach wie vor sieht K.D. Feddersen als weitere große Trends die Metallsubstitution und die Entwicklung von Werkstoffen für die E-Mobilität. Dazu gehören die „Dichtereduktion bei gleichbleibender Mechanik sowie die Substitution von Metallen durch Kunststoffe bei hochbelasteten Bauteilen.“ Zur Beschleunigung des Baus von Flugzeugen denkt Victrex Europa daran, heute häufig verwendete duroplastische Verbundstoffe durch thermoplastische Verbundwerkstoffe zu ersetzen, da diese „zahlreiche Vorteile bieten, darunter sehr kurze Produktionszeiten und niedrige Gesamtkosten. Ziel ist es, den Flugzeugherstellern einen hohen Durchsatz zu ermöglichen und gleichzeitig Sicherheits-, Qualitäts- und Umweltanforderungen zu erfüllen.“ Zum Stichwort neue und weiterentwickelte Werkstoffe nennt Nordmann, Rassmann unter anderem „neue langkettige Polyamide, höhere Temperaturbeständigkeiten durch Additivierung und PPS für Extrusionsanwendungen“. Metallersatz zur Gewichtsreduktion im Motorraum, beispielsweise bei Zahnrädern und Gehäusen, ist ebenfalls ein aktuelles Thema. Ein weiterer Trend betrifft chlorfreie Alternativen für PVC, wie Hexpol TPE anmerkt. Zu „Werkstoffweiterentwicklungen kann“ aus Sicht von Kraiburg TPE „der Bereich der halogenfreien Flammschutzmaterialien genannt werden.“ Außerdem geht diese Firma auf das seit Jahren vorliegende „Bestreben von TPE-Herstellern und –Verarbeitern ein, die Leistungsgrenzen von TPE in Richtung derer von Gummimaterialien zu verschieben. Der Wunsch nach verbesserter Medien- und höherer Temperaturbeständigkeit spielt dabei eine wesentliche Rolle. Mit neuen Thermoplastischen Elastomer Hybriden (TEH) ist es gelungen, die bisherigen Leistungsunterschiede zwischen den beiden Materialwelten TPE und Gummi weiter zu verringern. Die Entwicklung einer innovativen Fertigungstechnologie hat den Zugang zu dieser Materialklasse ermöglicht.“ Dabei war das Ziel, „unterschiedliche Thermoplaste und unterschiedliche Elastomere mit nur einer Herstelltechnologie zu vereinen, um somit maximale Kombinationsmöglichkeiten bei geringer produktionstechnischer Komplexität zu realisieren.“

Compoundieren erweitert Einsatzbereiche

Höher verstärkte Compounds sowie Spezialtypen für komplexe Aufgabenstellungen wie zum Beispiel Leitfähigkeit, elektrische Neutralität, Dichtereduktion, Feuchtigkeitsreduktion und Oberflächengüte sind in der Compoundierung im Trend“, berichtet K.D. Feddersen. Nordmann, Rassmann schreibt, dass die „Kombination von Sekundärrohstoffen mit Primärrohstoffen“ für „anspruchsvolle Anwendungen“ ein weiterer Trend beim Compoundieren ist. Aber auch „das Down- und Upsizing von Anwendungen“ wird von K.D. Feddersen angesprochen, und zwar unter dem Stichwort „Polyamid 66 Substitution“. Hintergrund ist „die Verknappung auf dem Rohstoffmarkt, die Verarbeitern, Compoundeuren und Lieferanten auf dem Polyamid 66-Markt hinsichtlich der Vorprodukte zunehmend Probleme bereitet“.

Steigende Anforderungen an Verpackungsmaterialien

Befragt nach neuen Anwendungen für Kunststoffe gingen die Firmen schwerpunktmäßig auf Verpackungen insbesondere für Lebensmittel ein. Dazu stellte Victrex Europa fest, dass in den kommenden 30 Jahren mehr als zweieinhalb Milliarden Menschen mehr zu ernähren sind. Dies erfordere eine Erhöhung der Lebensmittel-Produktion, wozu vermehrt Automatisierungstechniken zum Einsatz kommen müssten, um weiterhin wirtschaftlich und sicher produzieren zu können. PEEK-Polymere bieten hier neben anderen Maßnahmen den „Lebensmittel- und Getränkeherstellern die Möglichkeit, die Effizienz zu optimieren und die Produktionskosten im Vergleich zum Einsatz von Metallen zu senken.“ Dabei werden strenge gesetzliche Vorgaben erfüllt und die hohen Qualitätsanforderungen in der Lebensmittelindustrie unterstützt. Gemäß Gabriel-Chemie, Gumpoldskirchen, „bedarf es vor allem in den Bereichen Medizin, Lebensmittel, Getränke und Kosmetik eines sensiblen Umgangs mit Roh- und Inhaltsstoffen“, um auch „ethische und gesundheitsbewusste Qualitätsansprüche“ zu erfüllen. Dazu gehört auch die Erfüllung der Nachfrage nach Halal- und Veganismus-konformen Produkten. Dies wird durch völligen Verzicht auf Rohstoffe erreicht, die tierischen Ursprungs sind und Alkohol enthalten. Nordmann, Rassmann verweist auf „Barriere-Mehrschichtfolien für Lebensmittelverpackungen mit hochaktiven Haftvermittlerschichten.“ „Eine starke Entwicklung zeigen“ nach Kraiburg TPE „thermoplastische Elastomere bei hochwertigen Verpackungsanwendungen. Angewendet werden die Compounds speziell im Zweikomponenten-Spritzguss mit PP und PE.“

Gesteigerte Wertigkeit durch Rezyklat-Verwendung

Das seit Anfang 2018 bestehende Importverbot Chinas für unterschiedliche Kunststoffabfälle führt gemäß Velox in Europa zu der wachsenden Notwendigkeit, eine effektive und nachhaltigere Wiederverwendung von Kunststoffabfällen zu erreichen. Die außerdem ab 2030 geltende „Recyclingquote von über 50 Prozent für Kunststoffverpackungen wird die Nachfrage nach Recycling-Additiven in Europa noch weiter ansteigen“ lassen. Hexpol TPE erkennt „in der Branche eine breitere Akzeptanz“ für das Recycling von Kunststoffen. So seien „die Verarbeiter sensibler im Umgang mit ihren Produktionsabfällen und –ausschüssen.“ Weiter führt die Firma an, dass „Rezyklat nicht nur unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten interessant ist, sondern sich zu einem Vorteil in der Wertigkeit des Produktsortiments entwickelt.“ Voraussetzung ist dabei die Sortenreinheit.

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

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