CO2 einsparen beim Saugen

Seit Jahrzehnten liefern Unternehmen der Otto Krahn Gruppe – dazu gehören unter anderem der Distributeur Albis, der Compoundeur Mocom und das Recyclingunternehmen Wipag – Kunststoffe vom Standardpolymer über Dichtungsmaterialien bis zum Highend-PPS sowie entsprechendes Anwendungs-Know-how an Vorwerk. Auch mit Bauteilskizzen eines neuen Projekts gingen die Vorwerk-Verantwortlichen im Rahmen der K 2019 auf Albis zu. Neben der Realisierung eines anspruchsvollen Designs wurden die hohe mechanische Belastbarkeit und, da es ein handgeführtes Gerät ist, die Gewichtseinsparung fokussiert. Zudem stand hier die Frage nach Einsatzmöglichkeiten recycelter Werkstoffe für Sichtbauteile zur Diskussion.

Der Akku-Staubsauger Kobold VK7 verfügt über einen um 180° drehbaren Bediengriff. Er ermöglicht den Einsatz des Saugers als klassisches Bodengerät, aber auch als Handsauger. Somit muss das Gerät trotz des vergleichsweise schweren Akkus und der leistungsstarken Saugtechnik leicht genug sein, um es auch mit einer Hand über Sessel und anderen Einrichtungsgegenständen führen zu können. „Typischerweise haben wir solche Griffkonstruktionen bisher mit einer Kombination aus Aluminiumrohr, Kunststoffformteilen aus langfaserverstärkten Polyamiden und entsprechenden Verbindungselementen realisiert“, erklärt Dr.-Ing. Michael Kroh, Principal Materials Engineering bei Vorwerk. „Jetzt besteht die dreiteilige Konstruktion trotz des mechanisch anspruchsvollen Drehgelenks aus nur noch einem Werkstoff, dem Carbonfaser-verstärkten Polypropylen. Damit haben wir bei Vorwerk gleichzeitig einen teilweise recycelten Werkstoff im Sichtbereich eingesetzt.“ In einer frühen Projektphase hat der Hersteller verschiedene Werkstoffalternativen mehrerer Anbieter geprüft. Die Entscheidung fiel schließlich für das von Wipag produzierte und von Mocom gelieferte tiefschwarz eingefärbte WIC PP-30 BKD.

Das Compound basiert auf PP-Neuware mit 30 % recycelter Carbonfaser. Das bot zum einen die beste Gesamtleistung und erfüllte andererseits die Forderung nach verbesserter Nachhaltigkeit. Die für die Spritzgießsimulation erforderlichen Werkstoffdaten stellte das Recyclingunternehmen den Vorwerk-Konstrukteuren zur Verfügung. Das Material wird in der Ober- und Unterschale des Griffs, im Strukturbauteil Träger- und Drehelement sowie in der Bodenplatte der Elektrobürste eingesetzt. „Im Projekt haben wir verschiedene Werkstofflösungen verglichen. Gegenüber den bisher typischen Griffkonstruktionen sparen wir erheblich Gewicht ein und kommen auf nur rund 2,3 kg für das gesamte Gerät. Das verbessert die Ergonomie beim Arbeiten über dem Boden und in engen Räumen erheblich“, berichtet Alexander Frank, Senior Expert Materials bei Vorwerk. „Mit der gegenüber früher eingesetzten Polyamidcompounds vergleichsweise geringen Verarbeitungstemperatur des PP ab 210 °C, der geringeren Zykluszeit und natürlich dem geringeren Materialeinsatz errechnet sich ein um mehr als vier Kilogramm geringerer CO₂-Fußabdruck“, ergänzt Thomas Marquardt, Managing Director Sales, Marketing & Development bei Wipag. Zudem könne in manchen Anwendungen auf das energieintensive Vortrocknen verzichtet werden. Die rezyklierten Fasern des WIC PP-Compounds stammen überwiegend aus Produktionsresten der Verarbeitung von Bahnware, beispielsweise aus der Flugzeug- und Fahrzeug-Zulieferindustrie. Auch die Mehrfachaufbereitung der Compounds ist problemlos möglich. Vorwerk produziert die Teile in Mehrfach-Spritzgießwerkzeugen: Ober- und Unterschale entstehen jeweils in 4-fach-Werkzeugen, das Strukturbauteil in einem 2-fach-Werkzeug. Sie werden direkt im Anschluss montiert und in die Geräteproduktion weitergereicht.

Elektrostatische Aufladungen – und unkontrollierte Entladungen – müssen bei Staubsaugern sicher vermieden werden. In kabelgebundenen Geräten lässt sich das über das Kabel sicherstellen. Im neuen Kobold sorgt der spezifische Durchgangswiderstand von 0,11 Ohm x Meter (Oberflächenwiderstand maximal 10 Ohm) des Carbonfaser-gefüllten Polypropylens in Handgriff und Bodenplatte für die sichere Ableitung über die Gerätehülle. Diese Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit ist auch in anderen Anwendungen, beispielsweise in der Fahrzeugindustrie, nutzbar.

Dem aufmerksamen Betrachter wird der erstmals bei Vorwerk-Reinigungsgeräten verwendete Farbton tiefschwarz auffallen. In Verbindung mit der ebenfalls erstmals gewählten Oberflächenstruktur – leicht gebürstet – ergibt sich ohne Lackierung eine edle Optik, jedoch bei hoher Robustheit. Gleiches gilt für die Gewichtseinsparung und Verkleinerung des CO₂-Fußabdrucks. Alexander Frank: „Wir bei Vorwerk arbeiten konsequent daran, konventionelle Bauteile durch ebenso hochwertige, nachhaltige Alternativen zu ersetzen und den Rezy-klatanteil in den Produkten kontinuierlich weiter zu erhöhen. Mit dem Material von Wipag konnten wir mit dem neuen Kobold VK7 den ersten Schritt in Sachen sichtbarer Nachhaltigkeit in unserem Portfolio gehen. Vor allem die Kombination aus hoher Festigkeit, Gewichts- und Energieeinsparung sowie recyceltem Material überzeugt.“