Um die Vielseitigkeit der Polyurethanbranche an einem Stand zusammenzufassen und dem Messebesucher einen guten Überblick zu geben, werden zehn Unternehmen aus dem Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e. V. (FSK), Stuttgart, auf dem FSK-Gemeinschaftsstand unterschiedliche Anwendungen und Lösungen präsentieren (Bild). Zu den Unternehmen gehören die Acmos Chemie KG (Trennmittel für Polyurethane), Bosig GmbH (Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von Baukunststoffen, industriellen Dämmmaterialien und Akustiklösungen), FreChem GmbH & Co. KG (Verguss- und Beschichtungssysteme, Dichtungs- und Hartschäume, Klebstoffe, Bindemittel und Prepolymere), Hans Jürgen Keil Anlagenbau GmbH & Co. KG (Lösungen für die Lagerung und Förderung chemischer Stoffe, Planung, Erstellung und Wartung von Tanklagern, Produktionsanlagen, Sondermaschinen und -anlagen), Lewa GmbH (Dosieranlagen für verschiedenste Additive, Dosiersysteme für Treibmittel), Masterfoam GmbH (Produktion und Verarbeitung von flexiblen Schäumen, Folien und Vliesstoffen), PUR-Systems GmbH (Polyurethansysteme für Hartschaumanwendungen, Sprühschäume, Integral- und Weichschaumanwendungen), Rampf Polymer Solutions GmbH & Co. KG (Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von reaktiven Kunststoffsystemen auf Basis von Polyurethan, Epoxid und Silikon; siehe Seite 108), Rühl Puromer GmbH (Polyurethan-Systeme für unterschiedliche Anwendungen und Branchen) und Sitola GmbH & Co. KG (Schneidewerkzeuge, Maschinenservice und Maschinenmodernisierung, Handel mit gebrauchten Schaumstoffschneidemaschinen, Ersatzteile für die Schneidemaschinen). 

Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. 

Polyurethan

PUR-Werkzeuge

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

PUR-Schäummaschinen

Verbände, Institutionen, Messen

Vielfalt zusammengefasst 

Dass Polyurethan einen wertvollen Beitrag zu den derzeit in jedem industriellen Bereich relevanten Trendthemen Ressourceneffizienz, Leichtbau, Nachhaltigkeit und Recycling leisten kann, zeigt die PUR-Industrie mit neuen Lösungen für die steigenden Herausforderungen in ökonomischen und ökologischen Aspekten. Der Reaktivwerkstoff PUR beweist somit das große Potenzial, um langfristig eine Alternative zu bestehenden Materialien darzustellen, und das nicht nur aufgrund der vielfältig einstellbaren Eigenschaften. 

Sowohl ökologische als auch ökonomische Anforderungen im Visier 

Faserverarbeitung

Resin Transfer Molding

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Rohre

Die Polyurethan-Welt wird nachhaltiger 

Für Ihre Vorbereitung auf die Fakuma 2017 in Friedrichshafen, haben wir thematisch strukturierte Übersichten erstellt. In 13 Kategorien finden Sie viele Neuheiten, die auf der Messe vorgestellt werden.  

Maschinen, Geräte und Werkstoffe auf der Fakuma 2017 

Automatisierungstechnik

Handling, Handhabungstechnik

Industrie 4.0

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgießmaschinen

Warmformen / Thermoformen

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Spritzgießwerkzeuge

Spritzgießen

Extrusion

Betriebstechnik für Kunststoffverarbeitung (Peripherie)

Oberflächentechnik

Messtechnik

Optische Mess- und Prüftechnik

Produktneuheiten in der Übersicht  

Das Technikum dient der Weiterentwicklung von unterschiedlichen Schäumsystemen sowie der Verfahrenstechnik zur Herstellung von komplexen Partikelschaum-Hybridbauteilen in Verbindung mit dem Spritzgießen und mit der PUR-Verarbeitung.  

T. Michel Formenbau eröffnet Partikelschaum-Technikum 

kunststoffe.de

Vom Produktdesign bis zur Erstbemusterung  

Der flexibel einsetzbare Werkstoff erobert ständig neue Einsatzgebiete. Eine Prozesstechnik, die hohe Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit erreicht, ist die Voraussetzung dafür, dass PUR-Produkte konkurrenzfähig herstellbar sind. Eine zunehmend wichtige Rolle spielt dabei die um sich greifende Digitalisierung. 

Spezialisierungen, Ressourceneffizienz und Digitalisierung befeuern die Entwicklungen 

Dichtungsschäumen

Nachhaltigkeit

Polyurethane im Zeichen der Zeit 

Der Innovationstag hat längst Tradition, und dieses Jahr fiel er mit dem zwanzigjährigen Firmenjubiläum zusammen.

Die BBG präsentierte sich mit Partnern vor internationalen Gästen

Werkzeug- und Formenbau

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Polyurethan-Schaumstoffe (PUR)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Schäumwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Formenträger-Fest in Mindelheim

Die neue, kompakt konstruierte Dosierzelle Sonderhoff 3E steht nach Angaben des Herstellers – die Marke Sonderhoff ist Teil der Henkel AG & Co. KGaA – für eine ökonomische (Economic), effiziente (Efficient) und ökologische (Ecological) Fertigung. Mit dieser Misch- und Dosieranlage für zwei Komponenten (2K) werden flüssige, mittel- und hochviskose Polyurethane oder andere polymere Reaktionswerkstoffe exakt verarbeitet. Unter Einsatz der FIP-Technologie (Formed In-Place) trägt der CNC-gesteuerte Mischkopf 2K-Dichtungsschäume, -Klebstoffe oder -Vergussmassen frei programmierbar und präzise direkt auf das Bauteil auf. 

Dosierzelle Sonderhoff 3E  

Kompakte Misch- und Dosieranlage für zwei Komponenten 

Wenn hohe Typenvielfalt bei kleinen Losgrößen gefragt ist, können Universalwerkzeuge die Wirtschaftlichkeit erhöhen ¿ so etwa bei der Produktion von Wassertanks.  

Teilautomatisierbare Schäumwerkzeuge  

Technik Trend

Universal-Werkzeug ersetzt bis zu 15 verschiedene Werkzeuge 

Ursprünglich zur Fertigung naturfaserverstärkter Trägerbauteile für Türseitenverkleidungen in der Automobilbranche entwickelt, erobert die CSMTechnik weitere Anwendungsbereiche auch abseits von automobilen Produkten. Mitte Februar präsentierte die Hennecke GmbH in ihrer Unternehmenszentrale die neuesten Entwicklungen bei der Polyurethan-Sprühverarbeitung. 

Hausmesse: Sprühende Fertigung 

Polyurethan-Formteile aus flexiblem Integralschaum zeigen unerwünschte Trennnähte, die aus der notwendigen Werkzeugteilung für die Entformung resultieren. Durch eine Verfahrenskombination aus Rotationsgießen eines Hüllkörpers und dessen anschließendem Ausschäumen können trennnahtfreie Formteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften wirtschaftlich in Serie hergestellt werden. 

Kombinierte Verfahren: PUR-Formteile ohne Trennnähte 

Eine hochgradig angepasste PDM-Umgebung auf eine neue Softwaregrundlage zu stellen, ist im besten Fall ein ambitioniertes Unternehmen und entpuppt sich im schlimmsten Fall als Alptraum. Dass und wie solch eine Aufgabe innerhalb weniger Tage gelöst werden kann, zeigt dieses Beispiel aus dem PUR-Anlagenbau. 

Systemwechsel: Fünfzehn Jahre CAD-Historie ziehen um 

Anfang Mai präsentierte KraussMaffei ausgewählte Technologien seiner drei Geschäftsbereiche: Neben optimierten Produktionsabläufen an vollelektrischen Spritzgießmaschinen und Erweiterungen dieser Baureihen wurden eine Direktextrusionslinie für schallgedämmte Rohre und leichtbauspezifische Faserverbundtechniken vorgestellt. 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Hausmesse: Allach im Spotlight 

Das weltweit erste Fenster mit Profilkern und Außenhaut aus Polyurethan erreicht bei einer Tiefe von nur 90 mm die erforderlichen Wärmedämmwerte für den Einsatz in einem Passivhaus. Nachdem der Prototyp alle Prüfungen erfolgreich bestanden hat, rückt nun die Serienfertigung näher. Im Oktober wurde das Anlagenkonzept und das Fenster “TopTherm 90” erstmals öffentlich einem Fachpublikum vorgeführt. 

PUR-Profilherstellung: Schaumstoff im Mantel 

Komplettlösungen und kundenspezifisch angepasste Anlagen sind weiterhin verstärkt in der PUR-Verarbeitung vertreten. Zusätzlich stehen dem Anwender mehr Komponenten für eine flexiblere Produktion als Option zur Verfügung. 

Presswerkzeuge, Kunststoff

PUR-Technik: Flexibilität ist Trumpf 

Mit der Elastoline F zur Verarbeitung MDI- und TDI-basierter PUR-Gießelastomere hat die Hennecke GmbH ihr Maschinenprogramm erweitert. Die Bedienung der Anlagen erfolgt zentral über einen Touchscreen. 

Hausmesse: Elastoline-Days 2010 

Funktionsintegration und chemisches Recycling

Verfahren und Trends bei der Polyurethanverarbeitung

In der Automobilindustrie ist das Interesse an der Integration von Funktionen in Bauteile groß. Das lässt sich mit den entsprechenden Verfahren gut mit Polyurethanen umsetzen. Interessante Entwicklungen gibt es außerdem beim Recycling und bei alternativen Rohstoffquellen für das Polymer. Matratzen aus Polyurethan werden bereits im industriellen Maßstab chemisch recycelt und Werkstoffe auf Basis von CO2 stehen mittlerweile zur Verfügung.

Polyurethane (PUR) kommen wegen ihrer Flexibilität in vielen verschiedenen Branchen und Anwendungen zum Einsatz. Als Schäume werden sie für Matratzen und als Materialien für die Dämmung von Gebäuden und elektrischen Geräten verwendet. Auch für Oberflächen im Automobilinnenraum und dem Exterieur und als Klebstoffe sind sie sehr beliebt. Neben Trends in den für PUR relevanten Branchen, prägt gegenwärtig das in der gesamten Kunststoffindustrie sehr präsente Thema Nachhaltigkeit die Entwicklungen bei PUR. Auch wenn die Automobilindustrie zurzeit schwächelt, und dementsprechend auch die PUR-Nachfrage zurückgegangen ist, bleibt die Branche einer der Kernmärkte für den Kunststoff. Verwendet wird er dort beispielsweise für Sitze, Dachhimmel, Türverkleidungen und Instrumententafeln. Großes Interesse besteht dabei an der Integration von Funktionen, etwa Schalter oder Lichtelemente, und Displays in die Oberflächen. Bei der Verarbeitung kommt beispielsweise das Hinterschäumen mit PUR zum Einsatz.

Auch im Fahrzeugexterieur ist PUR gefragt. Großes Interesse besteht dort an sogenannten selbstheilenden Materialien, bei denen sich Kratzer und kleinere Beschädigungen über die Zeit selbstständig wieder schließen. Dadurch behalten die Oberflächen länger ein hochwertiges Aussehen. Erreicht wird das durch Wasserstoffbrückenbindungen, die sich nach Spaltung erneut bilden, und das Rückstellvermögen des Materials.

Radar- und Lidar-Sensoren in Bauteile integrieren

Ein bereits seit Jahren sehr starker Trend im Automobilbereich sind die immer stärker autonom fahrenden Fahrzeuge. Für die dafür verwendeten Fahrerassistenzsysteme kommt eine Vielzahl an Radar- und Lidar-Sensoren zum Einsatz. Sehr wichtig für Exterieurbauteile ist deshalb, dass die genutzten Materialien die Integration von Sensoren ermöglichen und deren Funktion nicht beeinträchtigen. Sie müssen über eine hohe Transparenz für die Signale der Sensoren verfügen. Beides ist mit PUR gut umsetzbar. Ein interessantes Verfahren für die Herstellung solcher Bauteile ist das Direct-Coating mit PUR (Bild 1). Es kombiniert das Spritzgießen von Thermoplasten mit dem Reaction Injection Molding (RIM) von PUR und ermöglicht die Funktionsintegration und die Erzeugung von hochwertigen Oberflächen. Ein nachträgliches Lackieren entfällt bei dem Verfahren.

Ein Maschinenkonzept für das Direct Coating haben die drei Unternehmen Yizumi, Frimo und GK Concept mit „ReactPro“ entwickelt. Dieses kombiniert eine Spritzgießmaschine von Yizumi mit einer PUR-Dosiereinheit von Frimo. Der Clou dahinter verbirgt sich im Werkzeugkonzept: Ein Thermoplastwerkzeug wird dabei auf zwei Seiten von jeweils einem PUR-Werkzeug eingerahmt. Diese arbeiten alternierend. Im Thermoplastwerkzeug hergestellte Träger werden nun abwechselnd in die beiden PUR-Werkzeuge eingelegt und dort überflutet. Das sorgt für eine längere Aushärtezeit des PUR, ohne die Zykluszeit der Spritzgießeinheit negativ zu beeinflussen.

Für Exterieurbauteile im Automobil hat die Leonhard Kurz GmbH ein neues Verfahren vorgestellt. Die IMD-PUR genannte Technik verbindet die In-Mold-Dekoration (IMD) mit der Überflutung mit PUR. Auf diese Weise hergestellte Bauteile setzen sich aus drei Schichten zusammen. Die unterste besteht in der Regel aus Polycarbonat (PC). Es können aber auch andere Thermoplaste wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und PC+ABS-Blends verwendet werden. Die nachfolgende mittlere Schicht besteht aus einer etwa 0,02 mm dicken IMD-Dekorationsfolie. Den Abschluss bildet schließlich die PUR-Schicht. Diese kann auch mit Dicken über 10 mm gefertigt werden. Sollen noch weitere Designelemente wie Logos oder 3D-Effekte erzeugt werden, kann unterhalb der Thermoplastschicht noch eine weitere, für die Dekoration zuständige Schicht, eingefügt werden.

Bei dem IMD-PUR-Verfahren können zwei Herstellungsschritte in einem Werkzeug kombiniert werden. Erst entsteht das Grundbauteil im IMD-Verfahren. Dabei werden die beiden Dekorationsschichten miteinander verbunden. Das hergestellte Bauteil wird danach mit PUR überflutet. Für die Herstellung kommt ein Schiebetischwerkzeug zum Einsatz. Falls die Produktion parallel und nicht nacheinander erfolgen soll, lässt sich das mit einem Spin-Stack-Mold-Werkzeug mit Wendeplatte oder einem Würfelwerkzeug umsetzen. Werkzeuge für das Verfahren stellt Schöfer, ein Tochterunternehmen von Leonhard Kurz her.

Großer Vorteil des Verfahrens ist Leonhard Kurz zufolge die sehr große Freiheit, die es für das Design von Bauteilen bietet. Erzeugen lassen sich damit beispielsweise 3D- und Tiefeneffekte. Außerdem können Dekorationselemente, Logos, Beleuchtungselemente und Lichteffekte integriert werden. Auch Sensoren lassen sich verbauen. Eine damit gefertigte Frontblende, der sogenannte Iconic Space Grill, wurde beim Automotive Brand Contest 2020 mit dem ABC Award ausgezeichnet (Bild 2).

Längere Rotorblätter für  Windkraftanlagen

Zunehmend interessant wird PUR für Windkraftanlagen. Der Kunststoff soll dabei helfen, längere und leichtere Rotorblätter zu fertigen und deren Herstellungskosten zu senken. Der Kunststofferzeuger Covestro hat dafür ein Vakuuminfusionsverfahren entwickelt. Damit lassen sich dem Unternehmen zufolge Rotorblätter mit besseren mechanischen Eigenschaften herstellen, als das mit den sonst üblichen Epoxidharzen möglich ist. Da PUR über eine höhere Anfangsviskosität verfügt, ist außerdem die Infusionsgeschwindigkeit größer. Zusätzlich dazu entfällt bei der Direktinfusion mit PUR die Nachhärtung. Für den Windkraftanlagenhersteller Goldwind hat das Unternehmen eine Infusionsmaschine seiner Baulé-Reihe (Bild 3) speziell für die Rotorblattfertigung angepasst. Gemeinsam mit dem Rotorblattproduzenten LZ Blades konnten die beiden Unternehmen damit ein vollständig aus PUR bestehendes und 64,2 m langes Turbinenblatt fertigen (Titelbild).

Der Wunsch nach einer höheren Nachhaltigkeit bei Kunststoffen beeinflusst auch die PUR-Verarbeitung. Materialseitig ist eine interessante Entwicklung der Einsatz von CO2 als Rohstoff für die Herstellung von Polyolen. Covestro arbeitet gemeinsam mit der RWTH Aachen bereits seit einigen Jahren an der Nutzung des Treibhausgases. Das Unternehmen bietet mittlerweile das im industriellen Maßstab verfügbare Polyol Cardyon an, das bis zu 20 % chemisch gebundenes CO2 enthält. Damit hergestelltes PUR kommt bereits in Weichschaummatratzen und Sportböden zum Einsatz. Außerdem stehen Covestro zufolge weitere darauf beruhende Produkte im Textilbereich kurz vor der Marktreife. Auch zusammen mit Puren entwickelte Dämmplatten für Gebäude befinden sich den beiden Firmen zufolge in einem weit fortgeschrittenen Entwicklungsstand (Bild 4).

Herzstück der Technologie ist ein auf Zink basierender Katalysator. CO2 ist an sich sehr reaktionsträge. Um das Treibhausgas zur Reaktion anzuregen, ist deshalb viel Energie notwendig. Das Verfahren erscheint deshalb zunächst sowohl aus ökonomischer Sicht, als auch aus Nachhaltigkeitserwägungen nicht sinnvoll. Der Katalysator senkt nun allerdings die Aktivierungsenergie und sorgt dafür, dass die für die weitere Reaktion notwendige Energie aus dem Verfahren selbst gewonnen wird. Mit den Polyolen hergestelltes PUR verfügt Covestro zufolge über die selbe Qualität wie herkömmliches PUR.

Die Nutzung von CO2 für die PUR-Herstellung könnte künftig auch branchenübergreifend vorangetrieben werden. In dem vor Kurzem abgeschlossenen Projekt Carbon4PUR haben 14 Unternehmen und Forschungseinrichtungen untersucht, wie sich Emissionen aus der Stahlproduktion für die Herstellung von PUR verwenden lassen. Dabei konnten erfolgreich Polyole im semi-industriellen Maßstab aus in der Stahlindustrie abgeschiedenem CO2 und Kohlenmonoxid (CO) produziert werden. Neben CO2 -Polyolen bieten verschiedene Hersteller wie BASF und Rampf auch biobasierte Ausgangsstoffe für die PUR-Herstellung an.

Neben nachhaltigeren Rohstoffen arbeitet die Industrie auch stark am Recycling von Kunststoffabfällen. Bei PUR wird stark an chemischen Recyclingverfahren geforscht. Beim chemischen Recycling werden Kunststoffabfälle durch verschiedene Methoden in ihre Monomere oder andere chemische Grundstoffe umgewandelt. Sie können im Anschluss wieder für die Herstellung von Kunststoffen oder Chemikalien verwendet werden. Im Zuge des Projekts PUReSmart arbeiten neun Unternehmen, u. a. Recticel, Covestro und Ayming, und Forschungseinrichtungen an der Herstellung von PUR-Systemen, die sich wie Thermoplaste durch Aufschmelzen aufbereiten lassen. Außerdem forschen die Projektbeteiligten an einem Chemolyseverfahren für PUR.

Auch im Projekt RePURpose wird an zwei verschiedenen Recyclingverfahren für PUR gearbeitet. Für dieses haben sich sechs Unternehmen, u. a. Tinby und Plixxent, sowie zwei Universitäten zusammengetan. Ziel des Projekts ist einerseits die Entwicklung von Methoden und Anlagen zur Aufbereitung von PUR-Produktionsabfällen und andererseits ein chemischen Verfahren für das Recycling von gemischten Post-Consumer-Abfällen. Ein Recyclingverfahren für gebrauchte Weichschaummatratzen aus PUR hat BASF vorgestellt (Bild 5). Bei diesem wird der Kunststoff wieder in seine ursprünglichen Bestandteile aufgespalten und es entstehen für die Verarbeitung nutzbare Polyole. Die Technologie befindet sich gegenwärtig noch in der Testphase.

Bereits im großtechnischen Einsatz ist hingegen ein Verfahren von H&S Anlagentechnik, bei dem PUR-Hart- und Weichschäume zu Polyolen verarbeitet werden. Das Besondere an dem Prozess ist dem Unternehmen zufolge, dass im Gegensatz zu vielen anderen Techniken keine gesundheitsgefährdenden primären aromatischen Amine entstehen. Die Polyole können deshalb unproblematisch erneut zu Matratzen verarbeitet werden. Eine entsprechende Recyclinganlage hat das Unternehmen bereits zusammen mit Orrion Chemicals Orgaform umgesetzt. Auch bei dem polnischen Blockschaumhersteller Ikano Industry wird das Verfahren bereits seit Längerem verwendet. Eine weitere Anlage hat das Unternehmen gerade für den niederländischen Recycler RetourMatras errichtet.

Puren GmbH  

https://www.puren.com

Leonhard Kurz Stiftung & Co. KG 

https://www.kurz.de

Recticel Deutschland GmbH  

https://www.recticel-automotive.com

H & S Anlagentechnik GmbH  

https://www.hs-anlagentechnik.de

BASF SE  

https://www.basf.com/de.html

FRIMO Group GmbH  

https://www.frimo.com

RWTH Aachen  

https://www.iw.rwth-aachen.de

GK Concept GmbH  

PLIXXENT Holding GmbH  

https://www.plixxent.com

Ausgabenartikel KU10-21

Das 64,2 m lange Rotorblatt besteht komplett aus PUR. Der Einsatz des Polymers anstelle von Epoxidharz soll längere und stabilere Blätter ermöglichen 

Bild 1. Das Direct-Coating eignet sich sowohl für Bauteile im Innenraum als auch im Exterieur von Fahrzeugen. Es ermöglicht die Integration von Elementen und Sensoren und gleichzeitig die Herstellung von hochwertigen Oberflächen  

Bild 2. Mit dem IMD-PUR-Verfahren ist die Herstellung von Dekorationsbauteilen mit integrierten Funktionen möglich

Bild 3. Die Direktinfusion von PUR kann die Kosten und die Produktionszeit von Rotorblättern senken 

Bild 4. Die von Puren entwickelten Dämmplatten beruhen auf Polyolen, für deren Herstellung zum Teil CO2 als Rohstoff genutzt wurde

Bild 5. Das von BASF entwickelte Verfahren kann Weichschaummatratzen zu Polyolen verarbeiten, die sich erneut für die PUR-Herstellung nutzen lassen