Mit mikrofibrillierter Cellulose können die Eigenschaften von Elastomeren verbessert werden. Eine Oberflächenmodifizierung erleichtert nun deren Einsatz.

Die Oberflächenmodifizierung soll den Einsatz von Cellulose anstatt von Aramidfasern ermöglichen.

Füll- und Verstärkungsstoff für Elastomere

Kautschuk / Elastomere

Kunststoff Werkstoffe

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Aramidfasern

Verstärkungsstoffe

Füllstoffe, allgemein

Füllstoffe für Kunststoffe

Additive

Cellulose anstatt Aramidfasern

Der Additivhersteller Quarzwerke stellt auf der Fakuma Füllstoffe für Kunststoffe in der Elektromobilität, Windkraft und für Folien vor. Diese sollen dabei helfen, die hohen Anforderungen an die Materialien in diesen Branchen bewältigen zu können.

Die Füllstoffe beruhen auf unterschiedlichen Mineralien

Batterien

Energiespeicherung

Elektromobilität

Mobilität

Füllstoffe, mineralisch

Windkraft

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Folien

Füllstoffe verbessern Batterien und Windkraftanlagen

Kaffeesatz ist deutlich mehr als ein Abfallprodukt. Nach Entölung und Trocknung lässt er sich als Füll- und Farbstoff in Kunststoffcompounds einarbeiten. Er wirkt sich zudem auf das Kristallisationsverhalten aus und beeinflusst die weiterführende Kunststoffverarbeitung. Beim Spritzgießen können dadurch Kühl- und Zykluszeiten verringert werden, ohne dass die Materialeigenschaften signifikant darunter leiden.

Die mit Kaffeesatz gefüllten Compounds lassen sich etwa für Computerzubehör wie das Gehäuse dieser Maus verwenden

16:9

Biokunststoffe mit Kaffeesatz als biobasiertem Füllstoff

Biokunststoffe

Das Unternehmen hat einen Nachfolger für Dr. Christian Seeger ernannt. Der neue Mann kommt von Henkel.

Dr. Mikhail Meilikhov leitet den Bereich F&E und Riskmanagement bei Hoffmann Mineral.

Neuer F&E-Leiter bei Hoffmann Mineral

Beim Wärmemanagement ersetzen Kunststoffe immer häufiger Metalle. Das Unternehmen Quarzwerke hat spezielle wärmeleitfähige mineralische Füllstoffe entwickelt.

Das Wärmemanagement wird bei elektronischen Baugruppen immer wichtiger und komplexer. Mit mineralischen Füllstoffen gefüllte Kunststoffe ersetzen dabei immer häufiger Metalle.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Elektrisch leitende Füllstoffe (Metalllegierungen, Ruß, Graphit)

Mehr als Lückenfüller

Die Folien von Gewächshäusern sollen durchlässig für sichtbares Licht sein und gleichzeitig Infrarotstrahlung im Gewächshaus halten. Letzteres lässt sich mit reinen PE-Folien nur unvollständig umsetzen. Mithilfe von passenden Füllstoffen erreichen die Folien jedoch eine hohe IR-Barriere.

Die Folien müssen die Photosynthese fördern und gleichzeitig Wärme in den Gewächshäusern halten. 

Folien sollen Infrarotstrahlung in Gewächshäusern halten. Reine PE-Folien erfüllen das nur unzureichend. Mit Füllstoffen erreichen sie eine hohe IR-Barriere.

Neuburger Kieselerde verbessert die Leistung von PE-Gewächshausfolien

Reiche Ernte durch passende Erde

Im ersten Quartal 2021 erfolgt der offizielle Start eines neuen HPF-Produktionswerks für Hochleistungsfüllstoffe in Dangjin, Südkorea. Die Investition unterstreicht den Wachstumskurs der Quarzwerke Division HPF The Mineral Engineers in Asien.

Hightech-Werk für Hochleistungsfüllstoffe in Dangjin, Südkorea

Hilfs-und Zusatzstoffe für die Kunststoff-Industrie

Kunststoff-Erzeugung

HPF nimmt Produktion in Südkorea auf

In modernen Fahrzeugen spielt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine immer wichtigere Rolle. EMV-Kunststoffe helfen dabei, Störungen durch elektromagnetische Felder sicher und kosteneffizient zu verhindern.

Interieur des Konzeptfahrzeugs Rinspeed MetroSnap: Bei aktuellen Fahrzeugentwicklungen spielt die EMV-Abschirmung eine immer größere Rolle. Dafür bieten sich in vielen Fällen entsprechend gefüllte Kunststoffe an. 

Fahrzeugelektronik gegen elektrische und magnetische Felder abschirmen

Glasfasern / -matten

Technische Kunststoffe

Thermoplaste

Kunststofffasern

EMV-Schutz für den  rollenden Computer

Additive bestehen oft aus Zusatzstoffmischungen heterogener Komponenten. Deren Anisometrie führt dabei zu Bauteileigenschaften, die sehr stark von der Ausrichtung der Zusatzstoffe abhängig sind.

Simulierte Faserorientierung für eine Zusatzstoffmischung aus Fasern und Kugeln mit jeweils einem Volumenanteil von 4 %

Orientierungsverhalten von Zusatzstoffmischungen simulieren

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Additiv-Konzentrate

Prozesssimulation

Software

Simulation

Spritzgießsimulation

Additiv-Batches

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Wenn die Faser mit dem Plättchen

Die Integration wärmeleitfähiger Kunststoffe in Baugruppen bietet Vorteile in puncto Designfreiheit und Funktionalität. Werden bereits in der Entwicklung die Weichen gestellt, kann die Anwendung das gesamte Potenzial dieser Werkstoffe nutzen.

Orientierung des Füllstoffs Bornitrid  im Bereich der Bindenaht auf der Blende eines Navigationsgeräts

Über den Einfluss wärmeleitfähiger Füllstoffe auf die Bindenahtfestigkeit

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Werkstoffprüfung, mechanisch

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Bruchmechanische Prüfung

Zug-und Druckfestigkeitsprüfgeräte

Eine Frage der Orientierung

Im Mittelpunkt des K-Messeauftritts des Distributors Krahn Chemie stehen diesmal nachhaltige Produkte.

Verarbeitungshilfmittel

Nachhaltigkeit und technische Beratung

Um den Rezyklatanteil in Produkten zu erhöhen, müssen deren Eigenschaften verbessert werden. SI hat dafür Additive zur Farbkontrolle bei PET vorgestellt.

Mit der Additive-Reihe ist eine verbesserte Farbkontrolle bei PET-Rezyklaten möglich.

Additive zur Stabilisierung und Farbkontrolle

Polyethylen

Stabilisatoren

Polyethylenterephthalat

Eigenschaften von PET- und PE-Rezyklaten verbessern

Die CO2-Bilanz von Kunststoffprodukten kann auch durch eine längere Lebensdauer verbessert werden. Dabei helfen auf der K 2022 vorgestellte Additive.

Durch den Lichtstabilisator können Mulchfolien länger im Einsatz bleiben.

Anti-Scratch-Additiv und Lichtstabilisator

Längere Lebensdauer für Mulchfolien

Antifog-Additive helfen Wasserniederschlag an Folien zu vermeiden. Neue Entwicklungen erhöhen nun die Lebensdauer der Folien.

Mit Antibeschlagadditiven ausgestattete Folien ermöglichen attraktivere Verpackungen für Lebensmittel (links). Ohne derartige Zusätze kondensiert in vielen Fällen Wasser an der Verpackung (rechts). Das kann die Kaufentscheidung negativ beeinflussen.

Antibeschlagadditive für Lebensmittel- und Gewächshausfolien

Polypropylen

Steter Tropfen trübt die Folie

Die K 2022 bot eine riesige Auswahl an Neuheiten und Anwendungsbeispielen für und mit nachhaltigeren Materialien. Ein Überblick über die vorgestellten Nachhaltigkeits-Highlights.

Aus Abgasen werden Schuhe: Gentechnisch veränderte Bakterien machen aus Abgasen Ethanol, aus dem anschließend Kunststoff etwa für die Schuhe Cloudprime von On hergestellt wird. 

Thermoplastische Elastomere

Silikone

Masterbatches

Polylactid

Polyamide

Effektpigmente

Kunststoff-Rezyklat

Silikonkautschuk

Ist Bio das neue Normal?

Attraktives Design und bessere  Eigenschaften

Eine entscheidende Rolle für Kunststoffprodukte spielen die verwendeten Additive und Füllstoffe. Sie verbessern die Eigenschaften von Polymeren, erleichtern die Verarbeitung und sorgen für ein ansprechendes Aussehen. Auf der K 2022 zeigten die Hersteller nicht nur interessante Neuheiten, sondern auch, welche attraktiven und funktionalen Produkte sich mit den passenden Zusatzstoffen umsetzen lassen.

Auf der K 2022 zeigten die Hersteller von Additiven und Füllstoffen interessante Neuheiten und spannende Anwendungsbeispiele.

Nicht nur die Material- sondern auch die Additiv- und Füllstoffhersteller zeigten auf der K 2022 im vergangenen Jahr ihre neuen Produkte. Im Vordergrund standen dabei an vielen Messeständen Produkte, die die Nachhaltigkeit von Kunststoffen verbessern und die Kreislaufwirtschaft voranbringen sollen. Die Bandbreite reichte dabei von Additiven, mit denen sich die Qualität von Rezyklaten erhöhen lässt und die deren Verarbeitung erleichtern, bis hin zu Zusatzstoffen speziell für Biokunststoffe. Einen Einblick in die vorgestellten Neuheiten in diesem Bereich <a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/ist-bio-das-neue-normal-3285253" target="_blank">gibt der vorherige Teil dieser Artikelserie</a>. Aber auch abseits der Nachhaltigkeit konnten die Hersteller von Additiven und Füllstoffen mit spannenden Produktneuheiten aufwarten.

Der Additivhersteller Eckart hat auf der Messe etwa ein farbwechselndes Effektpigment vorgestellt. Der Farbton des Produkts verändert sich dabei je nach Betrachtungswinkel (Bild 1). Bei flachem Winkel ist er beige. Wird der Winkel hingegen spitzer, wechselt er ins Blaue. Nahe dem Glanzwinkel bei 15° ist der Blauschimmer am stärksten. Mit dem Pigment lassen sich interessante Designeffekte bei Kunststoffprodukten umsetzen. Eckart hat es unter anderem für Kosmetikverpackungen, Haushaltsgeräte und Spielzeuge entwickelt. Es ist dem Unternehmen zufolge außerdem für den Lebensmittelkontakt geeignet. Beispielsweise erfüllt es die Food-Contact-Regularien der US-amerikanischen Lebens- und Arzneimittelbehörde FDA und den EU-Standard für Lebensmittelverpackungen.

Das Pigment ist vorrangig für den Einsatz in Polyolefinen wie Polyethylen (PE), sowohl mit hoher (PE-HD) als auch niedriger Dichte (PE-LD), und Polypropylen (PP) vorgesehen. Es lässt sich laut Eckart aber auch in Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA) und weiteren technischen Polymeren verwenden. Angeboten wird es als entstaubte Pigmentpräparation Mastersafe SYMIC Sahara Blue mit einem Pigmentgehalt von 70 %.

Attraktives Produktdesign mit Pigmenten war auch am Stand der Karl Finke GmbH zu sehen. Das Unternehmen zeigte dort mit dem Flow Chair einen echten, und noch dazu preisgekrönten, Hingucker (Titelbild). Dabei handelt es sich um einen 3D-gedruckten Stuhl, der vollständig aus recyceltem PETG (mit Glykol modifiziertes Polyethylenterephthalat) besteht. Entworfen wurde der Stuhl von der bekannten Designerin und Architektin Yasmine Mahmoudieh, die dafür auch mit dem SIT Design Award, einem Preis für Möbeldesign, ausgezeichnet wurde. Gedruckt hat ihn die Firma Weber Additive. Karl Finke stellte für das Projekt die auffälligen Farbpigmente zur Verfügung.

Für Elektrofahrzeuge und E&E-Anwendungen zeigte Brüggemann auf der Messe verschiedene Thermostabilisatoren. Sie lassen sich in unterschiedlichen PA-Typen verwenden. Bei Brüggolen TP-H2062 und TP-H2217 handelt es sich um metall- und halogenfreie Varianten für verstärkte und unverstärkte PA. Durch den Einsatz der Additive soll die Dauergebrauchstemperatur von PA auf 170 °C steigen. Nach Herstellerangaben sind außerdem Spitzentemperaturen von bis zu 200 °C für kurze Zeit möglich. Die Additive wirken dem Unternehmen zufolge nicht korrosiv auf Metalle und verändern die elektrischen Eigenschaften der PA nicht. Durch diese Kombination eignen sie sich sehr gute für Automobilkomponenten und Sensoren.

Die TP-H2217-Variante wurde speziell für halogenfrei flammgeschützte PA entwickelt. Mit ihr sollen PA-Compounds mit einer V0-Einstufung nach UL94, elektrischer Isolierwirkung und hoher Hitzebeständigkeit bis 180 °C möglich sein. Brüggemann bietet beide Typen als Masterbatches an. Für aliphatische PA zeigte das Unternehmen außerdem den Hitzestabilisator Brüggolen TP-H1804. Er ist für Dauergebrauchstemperaturen von 160 bis 190 °C gedacht.

Im E&E-Bereich nimmt in letzter Zeit außerdem das Interesse an wärmeleitfähigen Kunststoffen zu. Das liegt an verschiedenen Trends. Im Automobilbereich ist etwa der Einsatz von elektronischen Komponenten unter anderem für Sicherheitsfeatures und Infotainmentanwendungen seit Jahren massiv gestiegen und erhöht sich weiterhin. Auch für die zunehmende Automatisierung von Geräten und Maschinen, Stichwort Industrie 4.0, ist Elektronik unerlässlich.

Verbunden ist das mit einer gleichzeitigen Miniaturisierung von elektronischen Komponenten. Mehr und leistungsfähigere Bauteile auf kleinerem Bauraum sorgen jedoch in vielen Fällen auch für eine erhöhte Temperaturentwicklung. Deshalb ist eine verstärkte Wärmeabfuhr von der Elektronik notwendig. Dafür kommen immer öfter auch Kunststoffe zum Einsatz. Die verwendeten Polymere werden mit speziellen Füllstoffen funktionalisiert, die ihre Wärmeleitfähigkeit verbessern. Diese ist zwar immer noch geringer als bei Metallen, Kunststoffe bieten dafür andere große Vorteile, etwa in Bezug auf Leichtbau, die Produktionskosten und die umsetzbaren Geometrien. Entsprechende Füllstoffe für E&E-Produkte zeigte etwa Quarzwerke auf der Messe. Sie entstammen der Silatherm-Reihe des Unternehmens. Das Unternehmen führte an seinem Stand vor, wie sich damit Kühlkörper für Elektronikbauteile umsetzen lassen (Bild 2).

Zwei interessante Füllstoffe zeigte außerdem Hoffmann Mineral an seinem Messestand. Beide sind oberflächenfunktionalisierte Typen (Bild 3). Der Füllstoff Gloxil iM16k A entstand in Kooperation mit 3M. Hoffmann Mineral nutzt dafür Mikrohohlglaskugeln des US-amerikanischen Unternehmens. Diese werden mit Aminosilan modifiziert. Dadurch lässt sich der Füllstoff besser in Kunststoffe einbinden und soll gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften der Polymere erhöhen. Demnach steigt etwa deren Streckspannung und -dehnung sowie ihre Biegefestigkeit deutlich. Außerdem erhöht sich nach Herstellerangaben die Schlagzähigkeit und die Kerbschlagzähigkeit der Polymere. Durch Zugabe des Füllstoffs lässt sich ebenfalls das Gewicht und die Dichte von Kunststoffprodukten verringern. Verwendet werden kann er unter anderem bei PA, PP, ABS, Polyphenylensulfid (PPS), Polyurethanen (PUR) und thermoplastischen Polyurethanen (TPU), Epoxidharzen sowie verschiedenen Elastomeren. Große Vorteile bietet er Hoffmann Mineral zufolge insbesondere für höherpreisige Materialien wie EPM-Kautschuke.

Die Talkumtype Struktosil 45 MAM wurde mit einer Methacryl-Gruppe funktionalisiert. Dadurch lässt sich der Füllstoff ebenfalls besser in Polymere einbinden. Er verbessert laut dem Unternehmen die Kratzfestigkeit von Kunststoffprodukten sowie deren Barriereeigenschaften. Entwickelt wurde er unter anderem für Elastomere wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke (EPDM), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT) sowie ungesättigte Polyesterharz (UP).

L. Brüggemann GmbH & Co. KG  

https://www.brueggemann.com

ECKART GmbH  

https://www.eckart.de

Karl Finke GmbH & Co. KG  

https://www.finke-colors.eu

Quarzwerke GmbH  

https://www.quarzwerke.com

Hoffmann Mineral GmbH  

https://www.hoffmann-mineral.com

Ausgabenartikel KU02-23

Bild 1. Je nach Blickwinkel erzeugen die Effektpigmente einen blauen oder einen beigen Farbton.

Bild 2. Wärmeleitfähige Kunststoffe werden im Elektronikbereich verstärkt nachgefragt. Sie kommen dort unter anderem für Kühlkörper zum Einsatz.

Bild 3. Die Oberflächen der beiden Füllstoffe werden funktionalisiert. Dadurch lassen sie sich besser in Kunststoffe einarbeiten und können zur Verbesserung derer Eigenschaften beitragen.

Der Flow Chair besteht vollständig aus recyceltem PETG und wurde für sein Design ausgezeichnet.

KU 2-23_K 2022_Additive - Hauptartikel

K 2022: Die Highlights bei Additiven und Füllstoffen

Im ersten und zweiten Teil der Serie berichteten wir über die <a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/die-automotive-highlights-der-k-2022-3179200" target="_blank">Automotive-</a> und die <a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/ist-bio-das-neue-normal-3285253" target="_blank">Nachhaltigkeits-Highlights</a> auf der K 2022. Weitere Werkstoffneuheiten von der Messe finden Sie auch auf <a href="http://www.kunststoffe.de/k-messespecial" target="_blank">www.kunststoffe.de/k-messespecial</a>