Ziel der Arbeit war es transparente PC/PMMA-Blends mittels kontinuierlicher Reaktivextrusion unter Verbesserung mechanischer und optischer Eigenschaften herzustellen.

Blend

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Kunststoffe

Photonik

Optik

Polymethylmethacrylat

Polycarbonat

Optische Mess- und Prüfverfahren

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Transparente PC/PMMA Blends: Einfluss der Funktionalisierung auf optische, morphologische und mechanische Eigenschaften

Wie sich nachhaltigere Autos konstruieren lassen, zeigte die K 2022. Mit passenden Materialien können Emissionen gesenkt und das Design verbessert werden.

Der japanische Chemiekonzern Asahi Kasei zeigte ein Konzeptfahrzeug auf der K 2022. Besonders die Kuppel könnte künftig einige Veränderungen bei Automobilen anstoßen.

Materialien für cleveres Fahrzeugdesign

Thermoplastische Elastomere

Silikone

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

Elektromobilität

Mobilität

Streifinger, Florian

Polyamide

Die Automotive-Highlights der K 2022

Nachdem technische Fortschritte heute die Realisierung erleichtern, könnte das Laser-Stumpfschweißen nun seinen Durchbruch erleben.

Turn2Weld-Verfahren: Die neu entwickelte LasIR-Schweißmaschine verwendet pro Fügepartner einen Laser und schwenkt die Maschinentische mithilfe von Servomotoren um 90° zu den Laserscannern (© bielomatik)

16:9

Weiterentwickeltes Laser-Stumpfschweißen zum Fügen hochwandiger und  materialgleicher Bauteile

Halbleiterlaser, Diodenlaser

Laserschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Laserschweißanlagen

Verbindungstechnik

Schweißanlagen

Lasertechnik

Von den Enden her geschweißt

Der e.GO Life ist ein bezahlbares Elektrofahrzeug für den Kurzstreckenverkehr mit kunststoffbeplankter Fahrzeugkarosserie. Die großvolumigen Bauteile thermoformt der Kunststoffverarbeiter Parat in enger Kooperation mit Senoplast.

Alle 59 Kunststoffverkleidungsteile des Elektrofahrzeugs <a href="http://e.GO">e.GO</a> Life wurden aus Kunststoffhalbzeugen sehr wirtschaftlich thermogeformt

59 Leichtbauteile für die Karosserie des neuen Elektrostadtautos e.GO Life

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

Präzisionswerkzeuge

Leichtbau

Flachfolien- und Plattenextrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Extrusion

Automotive

Fahrzeugbau

Platten

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Mit Kunststoff auf der Überholspur

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer Fertigungszelle, in der ohne zusätzliche Schritte, wie beispielsweise Kleben, eine Kennzeichenrückleuchte mit hybriden Verfahren hergestellt werden kann. Ein Teil der notwendigen Analysen und Voruntersuchungen zu den Materialkombinationen, die sich aus dem Aufbau des Produkts mit Kunststoffgehäuse und -optik sowie metallischen Leiterbahnen ergeben, wird in diesem Artikel vorgestellt.

Lichtlösungen  an verschiedenen Produkten.  © Mentor

Herstellung einer Kennzeichenrückleuchte in einer hochintegrierten Spritzgießfertigungszelle

Spritzgießen

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Welche Materialkombination passt?

Schon in geringer Konzentration erzeugen die Effektpigmente der Eckart GmbH, Hartenstein, aufgrund ihrer geringen Eigenfarbe einen satten Interferenzfarbton, der sich als tiefes, starkes Funkeln zeigt. Insbesondere in transparenten Kunststoffen wie Polycarbonat, Polystyrol und Polyester lassen sich mithilfe des Luxan K-Pigments besondere Optiken für dekorative Elemente erzeugen (Bild). Neben Bauteilen im Automobilinnenraum können dadurch auch Kosmetik- und  Lebensmittelverpackungen, Gehäuse von Haushaltsgeräten oder Konsumelektronik mit ästhetischen Effekten versehen werden. 

Eckart 

Polyester

Polystyrol

Additive

Pigmente

Glasbasierte Effektpigmente für transparente Kunststoffe 

Vier Artikel von Autoren an wissenschaftlichen Instituten sind in der WAK-Zeitschrift für Kunststofftechnik gerade online erschienen und stehen kostenfrei zum Lesen und Herunterladen bereit: 

Graphenbasierte PP-Komposite, endlosfaserverstärkte Duroplaste, PS-Bindenähte und PC-Oberflächenaktivierung 

Polypropylen

Duroplaste

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Oberflächentechnik

Vier Mal Kunststofftechnik frei Haus 

 Sabic hat ein spezielles Blend vorgestellt, mit dem sich unangenehme Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum reduzieren lassen sollen. Es besteht aus Polycarbonat (PC) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und soll sich sowohl gut einfärben als auch lackieren lassen.

Bei Elektrofahrzeugen übertönt der Motor keine Geräusche, die durch die Reibung zwischen Teilen entstehen. Deshalb sind dafür Materialien notwendig, die geringe BSR-Werte besitzen. 

Kfz-Elektronik

Elektronik

ABS / ASA-Kunststoffe

Weniger Geräusche, mehr Designfreiheit

K.D. Feddersen vertreibt mit E-Loop H801 MR ab sofort das erste ABS+PC-Blend mit einem mechanisch-recycelten Anteil des spanischen Kunststoffproduzenten Elix Polymers. Dessen Lackierbarkeit ist nach Normen von BMW und Daimler bestätigt.

K.D. Feddersen erweitert mit E-LOOP H801 MR sein Portfolio an nachhaltigen Kunststoff-Compounds.

Blend mit PC-Recyclinganteil

Umfangreiche Produktpalette an Rohstoffen und Additiven.

Nordmann, Rassmann GmbH  

https://www.nrc.de

Distribuenten

Handel

Dienstleistungen

Farbstoffe

Flammschutzmittel

Masterbatches

Schaumstoffe und Vorprodukte

Tenside-Industrie

Die TER Plastics POLYMER GROUP ist mit dem Vertrieb technischer Kunststoffe, Commodities und eigener Compounds der Marke TEREZ in den Märkten aktiv. Zur Firmengruppe der TER Plastics gehören nunmehr neben der Compound-Tochtergesellschaft TEREZ Performance Polymers auch die Unternehmen TER Plastics Polska, TER Hell Plastics Spain, TER Hell Plastic-PE Distribution, TER Hell-IT und die TER Engineering Plastic Trading, in Suzhou, China sowie eine Vielzahl etablierter Verkaufsbüros in Deutschland, Österreich, der Schweiz, Frankreich, Spanien, Polen, Ungarn, der Tschechischen Republik und der Slowakei.

Ter Hell Plastic GmbH  

https://www.terhell.de

Antistatika

Compound

Kunststoffhandel

Styrol-Copolymerisate

Treibmittel

Verarbeitungshilfmittel

Weichmacher

Wiederaufbereitung

Kunststoff-Aufbereitung

Für den Einsatz als Textilien müssen Polyamidfasern flammgeschützt sein. Eine interessante Alternative zu halogenhaltigen Flammschutzmitteln stellen inhärent flammgeschützt Polymere dar, die zusammen mit Polyamid zu Blends verarbeitet und anschließend zu Fasern gesponnen werden.

Bild 1. Gestrick aus unbehandeltem PA66 a) vor b) und nach der Brandprüfung, sowie Gestrick aus intrinsisch flammgeschütztem PA66 c) vor und d) nach der Brandprüfung: Die Wirkung des Flammschutzmittels ist gut zu erkennen.

Flammschutz von Kunststofffasern

Fasern

Kunststofffasern

Verstärkungsstoffe

Intrinsisch flammgeschütztes Polyamid

Ein Großteil des weltweiten Polycarbonats wird in Asien und dort insbesondere in China verarbeitet. Außerhalb des asiatischen Raums konzentrieren sich die Hersteller verstärkt auf Spezialitäten und Produkte für neue Herstellungstechnologien.

Auf PC basierende Folien ermöglichen attraktive Designs im Automobilinnenraum. Galvanisierte Echtmetalloberflächen mit Touchsensorik sind sowohl bei ein- als auch ausgeschalteter Hinterleuchtung ein echter Hingucker. 

Polycarbonat (PC): Funktionsintegration und neue Spezialitäten

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Technische Kunststoffe

Kennzahlen

Qualitätsmanagement

Wachstumstreiber China

Trotz Rohstoffengpässen und Turbulenzen in wichtigen Branchen stehen die Zeichen für PMMA auf Wachstum.

Designtrend Licht: Bei der aus einem Plexiglas-PMMA von Röhm gefertigten TIR-Linse lens LFO von Bartenbach und kdg Opticomp ist die Oberfläche der Linsen durch Freiformflächenfacetten so strukturiert, dass das Licht homogen erscheint.

Trotz Rohstoffengpässen und Turbulenzen in wichtigen Branchen stehen die Zeichen für PMMA auf Wachstum

Polymethylmethacrylat (PMMA): Turbulenzen in wichtigen Branchen

Trotz Rohstoffengpässen stehen die Zeichen für PMMA auf Wachstum

 Aufgrund ihrer gezielt einstellbaren Eigenschaften kommen Styrolcopolymere in vielen verschiedenen Bereichen zum Einsatz.

Mit dem Styrolcopolymer Luran S 778T SPF30 lassen sich hochwertige und langzeitbeständige Oberflächen erzeugen. Das Polymer kommt etwa bei dem Fahrzeug MG Linghang von SAIC zum Einsatz.

Styrol kann mit Co-Monomeren modifiziert werden. Dadurch lassen sich Styrolcopolymere für verschiedene Einsatzgebiete maßschneidern.

Styrolcopolymere: Hochwertige, beständige und schützende Oberflächen

Variabilität ermöglicht Einsatz in vielen Bereichen

Polymere Additive erweitern Anwendungsbereiche von Kunststoffen

Kunststoffverarbeiter suchen ständig nach Materialien, die Einsparungen und Leistungsverbesserungen bei ihren Prozessen und Produkten ermöglichen. Einen spannenden Ansatz dafür bietet das junge Unternehmen Polytives. Anstatt auf herkömmliche setzt das Start-up auf polymere Additive. Diese lassen sich spezifisch auf verschiedene Kunststoffe zuschneiden.

Kunststoffverarbeiter suchen ständig nach Materialien, die Einsparungen und Leistungsverbesserungen bei ihren Prozessen und Produkten ermöglichen. Ihre Spielräume sind jedoch oft begrenzt, da Kundenanforderungen und Prozessparameter kaum Abweichungen erlauben. Einen spannenden Ansatz dafür bietet das junge Unternehmen Polytives. Anstatt auf herkömmliche Additive setzt das Start-up auf sogenannte polymere Additive. Diese lassen sich spezifisch auf den jeweiligen Kunststoff zuschneiden.

Die Erforschung und Entwicklung von vermarktungsfähigen Kunststoffen für spezifische Anwendungsbereiche ist eine Kernaufgabe der Kunststofftechnik. Der in den letzten Jahren in der Gesellschaft stark präsente Nachhaltigkeitsgedanke stößt zwar vermehrt Entwicklungen bei Kunststoffen an, macht die Aufgabenstellung aber auch komplexer. Für neue Projekte und Weiterentwicklungen werden in der Regel Werkstoffe gesucht, die sich optimal in den Fertigungsprozess einbinden lassen und zusätzlich noch ein Stück über das geforderte Leistungslimit hinausgehen. Ist ein geeigneter Kandidat gefunden, der beispielsweise einen geringeren Polymerisationsschrumpf oder eine bessere Fließfähigkeit erzeugt, geht das Bangen weiter: Kann mit dem ausgewählten Material ein Eco-Design erfolgen? Und wird es den zukünftigen Stoffbeschränkungen der REACH-Verordnung unterliegen?

Um solche Hürden zu umgehen, schauen sich Entwicklungsabteilungen immer öfter eher unerforschte Materialien oder exotische Hilfsstoffe an. Die Polytives GmbH bietet hingegen einen Ansatz, der vertraute Werkstoffe mit unkonventionellen, aber unkomplizierten Additiven kombiniert. Die Attraktivität bzw. die Leistung bewährter Basispolymere wird dabei gesteigert. Herkömmliche Additive können neben den gewünschten Eigenschaftsänderungen auch den Prozess und die Bauteileigenschaften signifikant verändern. Bei den von Polytives entwickelten Additiven ist das hingegen nicht der Fall.

Grundgedanke ist dabei, einen Teil des Basispolymers des Kunden durch eine verzweigte basispolymergleiche Variante zu ersetzen. Das Substitut wird synthetisch, ausgehend von dem Basispolymer, architektonisch an das Kundenpolymer angepasst, sodass eine gemeinsame Verarbeitung als sortenreines Blend möglich ist. Wird ein klassisch additiviertes Polymerblend erzeugt, um die Struktur des Materials zu beeinflussen, ändern sich die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs bei dessen Verarbeitung. Das beschränkt sich allerdings – und das ist der Charme der polymerarchitektonischen Variante des jungen Unternehmens aus Jena – lediglich auf die adressierten Größen wie Viskosität und Schrumpf.

Reduzierte Energiekosten und  Zykluszeiten

Wenn bei Polytives polymere Additive hergestellt werden, kommt es besonders auf das Synthese-Finetuning an. Das Unternehmen strebt die Balance zwischen optimierten mechanischen Eigenschaften und chemisch-technologischer Kompatibilität an. Das 2020 gegründete Unternehmen greift für die Technologie auf Erkenntnisse zurück, die Mitgründer und Geschäftsführer Oliver Eckardt im Rahmen seiner Dissertation an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena erarbeitet hat. Das mittlerweile zehnköpfige Team sieht nach vier Jahren Entwicklungsarbeit die Zeit für den Einsatz der polymerarchitektonisch modifizierten Additive im Spritzgießen, bei Klebstoffen, Lacken, Coatings, Druckertinten und im 3D-Druck gekommen. Für diese Branchen sind die Reduzierung von Energiekosten und Zykluszeiten sehr interessant. Darüber hinaus können auch Masterbatchhersteller und Compoundierbetriebe von den verbesserten Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften profitieren. Interessant ist die Technologie außerdem für Firmen aus dem zunehmend an Bedeutung gewinnenden Kunststoffrecyclingsektor.

Verschiedene Additiv-Blaupausen  vorhanden

Für die Verarbeitung als Blend muss eine angemessene Mischbarkeit erreicht werden, damit der Einfluss der verzweigten Komponente homogen verteilt im Zielmaterial wirken kann. Zum Beispiel wird für ein Polymethylmethacrylat (PMMA) von Polytives ein acrylatbasiertes Copolymer adaptiert, das als Additiv zur Leistungsverbesserung wirkt. Dem Unternehmen steht dafür eine Auswahl unterschiedlicher Additiv-Blaupausen zur Verfügung, wodurch das Additiv spezifisch je nach Kundenanforderung, Applikation und eingesetztem Polymer umgesetzt werden kann.

In der Tabelle sind die Ergebnisse von Compoundier- und Extrusionsversuchen dargestellt. Die verarbeiteten Blends bestanden aus den Grundmaterialien PMMA, Polystyrol (PS) und Polycarbonat (PC) mit einem Anteil von jeweils 10 Gew.-% einer verzweigten Komponente (Blendnummer 1 bis 9). Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e. V. (TITK) ermittelte die dargestellten Ergebnisse zur Beeinflussung des Schmelzflussindex (Melt Flow Index, MFI), der Veränderung des E-Moduls und der Auswirkungen auf Reißkraft bzw. Dehnung.

In den PMMA-Blends (Nummer 1 bis 5) zeigt sich eine Verdopplung des MFI bei gleichzeitigem Erhalt der Transparenz. Die Festigkeitseigenschaften reduzieren sich nur um 5 bis maximal 14 %. Ein Folgeversuch mit einer Mischung von acrylatbasiertem Copolymer und PS kam zu ähnlichen Ergebnissen, einer deutlichen Erhöhung des MFI bei leichtem Abfall der Festigkeitsparameter. Anders als bei den PMMA-Blends blieb die Transparenz allerdings nicht erhalten. Abhilfe dafür leistet ein dem PS angeglichenes verzweigtes Additiv. Verwendet in Blendnummer 6 werden nicht nur der Verdopplungseffekt beim MFI und der erforderliche Transparenzerhalt erreicht, auch die sonstigen physikalischen Eigenschaften werden wesentlich weniger beeinflusst als in der acrylatbasierten Variante. Einen positiven Effekt zeigen erste Versuche der acrylatbasierten PC-Blends (Nummer 7 bis 9). Neben der signifikanten Senkung der Schmelzviskosität gehen auch die Festigkeitseigenschaften nicht verloren. Doch eine Herausforderung bleibt: Die optischen Eigenschaften konnten bisher nicht beibehalten werden. Allerdings laufen bereits weitere Entwicklungsarbeiten, um mit dem vorliegenden Know-how auch dafür ein optimiertes Polymersystem zu erzeugen.

Die polymeren Additive verbessern nicht nur die Werkstoffeigenschaften, sondern können auch zur Prozessoptimierung verwendet werden. Durch die veränderte Struktur der Blends sinkt die Verarbeitungstemperatur. Die verringerte Schmelzviskosität besitzt erhebliche Kostenreduktionspotenziale: signifikante Verringerungen von Zyklus- und Prozesszeiten, Lösemittelreduktion und die Einsparung thermischer Energie. Beim Spritzgießens können darüber hinaus material- wie prozessseitig Filigran- und Dünnwandbaukonstruktionen realisiert werden, die bisher mit Standardformmassen nicht umsetzbar waren.

Mit bFI A 3745 bietet Polytives ein polymeres Additiv zur Viskositätssenkung an, das die erwähnten Verbesserungen bewirkt. Es ist für den Einsatz in PMMA optimiert, kann aber wie erläutert, auch mit anderen Grundpolymeren als Blend verarbeitet werden. Untersuchungen an Fließspiralen zeigen, dass ein Blend aus PMMA und bFI A 3745 eine um 50 % längere Wegstrecke zurücklegt als reines PMMA (Titelbild). Während der MFI des Blends signifikant steigt, bleiben andere Eigenschaften wie Zugfestigkeit oder Transparenz erhalten (Bild 1).

Die optimierten Eigenschaften der produzierbaren Polymerblends verbessern zielgerichtet die Leistung der aus ihnen hergestellten Primärprodukte. Da die Blendzusammensetzung bzw. Verzweigung der polymeren Additive synthetisch maßgeschneidert wird, können materialbedingte Anwendungslücken geschlossen werden. Unternehmen können in Zusammenarbeit mit Polytives bisher applikationsunübliche Standardpolymere so redesignen lassen, dass sie in ein neues Anwendungsspektrum passen. Dadurch eröffnen sich zusätzliche Möglichkeiten, handelsübliche Thermoplaste einzusetzen. Polytives sieht darin die Möglichkeit, das Spektrum bisher spezifisch eingesetzter Materialien deutlich zu erweitern.

Polytives polymere Additive unterstützen Kunststoffverarbeiter in dreierlei Hinsicht:

<ul><li>Sie verbessern ihre Verarbeitungsprozesse durch Optimierung der Polymereigenschaften.</li><li>Sie ersetzen teurere und risikobehaftete Additive aus bisherigen Rezepturen. Das hilft Kunden materialschonender, kostensparender und umweltfreundlicher zu agieren, also langfristige und nachhaltige Lösungen zu liefern.</li><li>Die Additive werden vor dem Einsatz strukturell auf das Polymer des Kunden abgestimmt. Ein Blend mit diesen polymeren Zusätzen ist in Summe eine gut rezyklierbare, ungiftige und nachhaltige Alternative.</li></ul>

Aktuelle Forschungsarbeiten zielen darauf ab, die Technologie auf weitere Kunststoffe zu erweitern (Bild 2). Gegenwärtig wird das erste Produkt, der erwähnte Fließverbesserer (bFI A 3745), vermarktet. Er steht für Bemusterungen zur Verfügung. Neben einer Portfolioerweiterung in der Serie der Fließverbesserer (Flow Improver, bFI) entwickelt das F&E-Team momentan außerdem einen Schrumpfminderer (bSR) für UV-härtende Anwendungen.<a ref="tango:{A7715794-AE12-497B-92AD-3931B3DCD6C5}"/a>

Polytives GmbH  

https://www.polytives.com

Ausgabenartikel KU12-22

Tabelle. Messdaten zur Ermittlung des Einflusses der Additive auf gängige Basispolymere

Vergleich von PMMA (links) und einem Blend aus PMMA und 10 % bFI A 3745 in Fließspiralen (rechts): Der eingefärbte Bereich zeigt, dass das Blend eine deutlich weitere Strecke zurücklegt.

Bild 1. Vergleich der Spinnendiagramme von PMMA und einem Blend aus PMMA und 10 % bFI A 3745: Während der Schmelzflussindex des Blends deutlich höher ist, sind andere wichtige mechanische Eigenschaftswerte nur geringfügig niedriger oder komplett gleich. 

Bild 2. Übersicht über die derzeit adressierbaren Kunststoffe durch die bFI-Produktlinie: Langfristiges Ziel von Polytives ist es, für alle aufgeführten Kunststoffe polymere Additive zu entwickeln.

KU 12-22_Polytives - Hauptartikel

Oliver Guntner ist Qualitätsmanagementbeauftragter von Polytives und bereits seit 2019 Teil des Teams;  <a href="mailto:o.guntner@polytives.de">o.guntner@polytives.de</a>

Seit 2020 bietet die Polytives GmbH polymere Additive für die Kunststoffindustrie an, die auf Basis wissenschaftlicher Forschungserkenntnisse von Oliver Eckardt an der Universität Jena in den letzten zehn Jahren entwickelt und zur Marktreife gebracht wurden. Die Produkte verbessern Verarbeitungsprozesse und erweitern das Anwendungsspektrum des Zielpolymers bei Spritzgießverfahren, in der additiven Fertigung, bei Compounds sowie Masterbatches. Die zehn Angestellten am Standort Jena teilen die Vision, Kunststoffe klüger zu entwickeln, nachhaltiger einzusetzen und technologisch als Zukunftsmaterial aufzustellen. Unter der Geschäftsführung der Gründer Oliver Eckardt und Viktoria Rothleitner wurde das Unternehmen schon mehrmals für innovative Leistungen ausgezeichnet und rangierte beispielsweise zweimal unter den Top 50 Start-ups in Deutschland.

<a href="http://www.polytives.com" target="_blank">www.polytives.com</a>

<ul><li>Additiv ist selbst ein Polymer.</li><li>Additiv ersetzt Teil des Grundpolymers bei idealer Mischbarkeit.</li><li>Energieeinsparung im Verarbeitungsprozess</li><li>Kostenreduktion durch Ausstoßerhöhung</li><li>zielgerichtete Verbesserung relevanter Eigenschaften</li><li>fördert Filigran- und Dünnwandtechnologien</li><li>ungiftige, sortenreinere und rezyklierbare Alternative zu bestehenden Additiven</li></ul>