Kunststoffe in Kraftfahrzeugen

Besonders im Kfz-Innenraum werden an Oberflächen und Gerüche von Kunststoffbauteilen strenge Qualitätsanforderungen gestellt. (Bildquelle: alexander schulz – fotolia.com)

Thomas Schmutz, Director Global Technical Service bei Songwon (Bildquelle: Songwon)

Thomas Schmutz, DirectorGlobal Technical Service bei Songwon (Bildquelle: Songwon)

„Unsere Herausforderung ist, Produkte zu entwickeln, die keine Ablagerungen an der Windschutzscheibe hinterlassen, geruchlos sind, über ihre gesamte Lebensdauer hinweg keine Degenerationen zeigen und dabei kostengünstiger sind.“

 

Arnim Helmboldt,  Marketing Director bei Sabo (Bildquelle: Sabo)

Arnim Helmboldt, Marketing Director bei Sabo (Bildquelle: Sabo)

„Die Partnerschaft von Sabo und Songwon erstreckt sich auch auf die gemeinsame Nutzung von Ressourcen in Forschung und Entwicklung und hat bereits zu neuen Lösungen für Automobilanwendungen geführt.“

 

Welches sind Sie die wichtigsten Trends in der Automobilindustrie?

Thomas Schmutz Zurzeit haben wir es mit einigen analogen Trends zu tun, die unmittelbaren Einfluss auf die Nachfrage nach Kunststoffen haben. Der Druck auf Erstausrüster, Kosten zu reduzieren, ist sogar noch höher als unmittelbar nach der Finanzkrise im Jahr 2008. Neben der Fähigkeit, den Massenmarkt bedienen zu können müssen Entwicklungszeiten verkürzt werden. OEMs sind bestrebt, die Plattformen ihrer Fahrzeuge zu vereinheitlichen, um die Entwicklung neuer Modelle zu beschleunigen gleichzeitig aber maximale Flexibilität bei Design und Styling zu bewahren. Mit Blick auf den Umweltschutz konzentrieren sich die OEMs auf Gewichtseinsparungen und den verstärkten Einsatz recycelter Materialien.

Der Trend geht dahin, teurere Polymere, wie Styrole oder Hochleistungskunststoffe, durch Polypropylene und dieses wiederum durch Polyethylene zu substituieren, weil die Verfügbarkeit von shale gas die Kostenschere zwischen beiden Polymeren vergrößert. Ein weiterer Grund für den Umstieg auf Polyolefine ist deren geringeres Gewicht beispielsweise im Vergleich zu PVC oder Styrolen.

 

 

Was können Additive dazu beitragen?

Thomas Schmutz Um Gewicht einzusparen geht der Trend von OEMs dahin, massive Wanddicken von Bauteilen zu verringern. Die damit einhergehende, geringere Eigenstabilität des Kunststoffes lässt sich durch den Einsatz von mehr oder verbesserten Stabilisatoren ausgleichen.

Dabei sind Faktoren wie die Reaktion zwischen Stabilisator und Treibmitteln sowie die Absorption von Additiven durch Füllstoffe zu berücksichtigen, die dann letztendlich nicht mehr zum Schutz des Kunststoffes zur Verfügung stehen würden. Unsere Additive stellen sicher, dass der Kunststoff über die gesamte Lebensdauer hinweg keine Zersetzung zeigt. Thermoplastische Kunststoffe wie PP, TPO, PE, PUR, PVC und Styrole wären ohne Stabilisatoren nicht geeignet für den Fahrzeugbau.

Mit Stabilisatoren können OEMs auch für Bauteile aus Kunststoffen unter der Motorhaube oder für Kfz-Außenanwendungen eine Garantie über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs geben. Hinsichtlich der Rezyklierbarkeit lässt sich das Downcycling durch frühzeitige Zugabe von Stabilisatoren verzögern oder vermeiden. Das typische Stabilisierungsniveau von Polymeren ist meist nicht für deren Recycling ausgelegt, sodass eine Nachstabilisierung erforderlich wird. Neue Standards erfordern neue Lösungen. Die Industrienormen bezüglich VOC, FOG  und Gesamtkohlenstoffemission ändern sich drastisch. Heutige Stabilisatorsysteme können diese neuen Normen nicht mehr erfüllen.

Wie können technische Kunststoffe unter der Motorhaube durch Polypropylene substituiert werden?

Thomas Schmutz Das Global Application Center von Songwon in Südkorea arbeitet an der Entwicklung eines neuen Stabilisatorsystems, das wir „Concept Alpha“ nennen. Dieses System wird die Lebensdauer von PP bei Alterungsprüftemperaturen von 150 °C fast verdoppeln können. PP ist sehr fragil im Hinblick auf thermooxidative Alterung. Ohne Stabilisatoren kommt es beim Verarbeiten der PP-Schmelze zu einem erheblichen Kettenabbau. Klassische Stabilisatorsysteme erreichen nur einen bestimmen Schutz, der von der Löslichkeit der Additive in PP abhängt. Eine weitere Zugabe hat nur geringen Einfluss auf die langfristige thermische Stabilität von PP. Mit unserem „Concept Alpha“ können wir diese Einschränkung überwinden.

Mit welcher Strategie lassen sich flüchtige Verbindungen und Gerüche bei Kfz-Innenraumanwendungen verringern?

Thomas Schmutz Herkömmliche Stabilisierungssysteme erfüllen üblicherweise die meisten Kriterien der Automobilindustrie bezüglich der thermischen Langzeitstabilität. Sie unterliegen jedoch mehreren Einschränkungen im Hinblick auf ihre Beständigkeit gegen die Extraktion von Inhaltsstoffen, ihre Wechselwirkung mit Füllstoffen und Pigmentruß, ihre Beständigkeit gegen von außen einwirkenden Chemikalien, zum Beispiel Chlor, ihre Kompatibilität mit ausgewählten UV-Additiven und ihre Eignung für indirekten Lebensmittelkontakt (spezifischer migrationlimit, SML). Songwon bietet drei Strategien zur Überwindung der Leistungsbeschränkungen herkömmlicher Systeme.

Der Stabilisator Songxtend 2121 sorgt für ein langfristiges thermisches Stabilitätsniveau, das dem herkömmlicher Additivsysteme entspricht, der Schwefelgehalt ist dabei um 60 Prozent reduziert. Der Stabilisator Songxtend 2122 ist in der langfristigen thermischen Stabilisierung ebenfalls mit herkömmlichen Additivsystemen vergleichbar. Der Schwefelgehalt ist um 30 Prozent verringert und das System bietet ein besseres Preis-/Leistungsverhältnis. Die Variante 2123 ist ein vollständig schwefelfreies System und damit absolut geruchsneutral. Er erreicht zwar nicht die langfristige thermische Stabilisierungsleistung klassischer Systeme auf Schwefelbasis, ist aber die beste Alternative wenn Schwefelfreiheit gefordert ist.

Wie kann ein Hersteller von Kunststoff-Additiven dazu beitragen, eine Rezeptur für Stoßfänger beziehungsweise Kfz-Außenanwendungen kosteneffizienter zu gestalten?

Arnim Helmboldt Lichtstabilisierte Formulierungen für Kfz-Stoßfängersysteme auf Basis von TPO gibt es bereits seit vielen Jahren. Die Forderungen nach erhöhter Lichtstabilität in Kombination mit Beständigkeit gegen das Ausblühen von Additiven und ausgezeichnete Lackhaftung, bestehen jedoch nach wie vor. Sabo und Songwon sind nicht nur Vertriebspartner. Wir  nutzen auch gemeinsam Ressourcen in Forschung und Entwicklung und haben Sabo Stab UV 228 50PP speziell für Anwendungen im Kfz-Innenraum entwickelt. Auch kann die Leistungsfähigkeit gängiger UV-Stabilisatoren für Kfz-Außenanwendungen wie Stoßfänger aus TPO mit Sabo Stab UV 210 im Hinblick auf Oberflächengüte, Farbschutz und Glanz übertroffen werden.

Was ist die richtige Lösung zur Lichtstabilisierung von Kfz-Innenanwendungen, um die strengeren Anforderungen der Automobilindustrie hinsichtlich VOC/FOG und Gesamt- CO2 Emission zu erfüllen?

Thomas Schmutz Erst kürzlich hat die Automobilindustrie die Anforderungen für FOG geändert. Einer der Gründe dafür war, dass Neufahrzeuge mittlerweile mehrere Monate im Freien stehen, wenn sich die Konjunktur abschwächt und die Abnahmemenge der Autohändler zurückgeht. Flüchtige Verbindungen aus Additiven in den Kunststoffen sammeln sich als Belag an der Innenfläche der Windschutzscheibe (FOG). Bevor das Fahrzeug in den Verkauf geht, muss dieser Belag von Hand entfernt werden. Dies verursacht zusätzliche Kosten. Ein weiterer Grund für die Reduzierung flüchtiger Verbindungen im Fahrzeuginneren ist die Verringerung von Gerüchen. Auch hier handelt es sich hauptsächlich um niedermolekulare Verbindungen aus Kunststoffen oder Additiven.

Arnim Helmboldt Songwon und Sabo haben die Anforderungen der Automobilindustrie erkannt und arbeiten an der Entwicklung weiterer Lösungen für Kfz-Innenraumanwendungen. Unsere Lichtstabilisatoren und neuen Entwicklungen bieten gute UV Stabilität für Anwendungen wie Armaturenbrett, Türverkleidungen, Heckablage etc. und sie sind in der Lage, die aktuellen Anforderungen der Automobilindustrie hinsichtlich VOC, FOG und Gesamtkohlenstoff-emission zu erfüllen.

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