Die großen PP-Produzenten haben bereits eigene Produktlinien für Rezyklate aufgelegt. Die Rezyklat-Qualität hat sich inzwischen verbessert: Selbst die für Pkw-Innenraum-Anwendungen erforderlichen Geruchs- und Ästhetikanforderungen können erfüllt werden.

Der Stuhl Monobloc aus PP, hier in einer grünen Version, ist eines der preisgünstigsten und vielseitigsten Sitzmöbel weltweit.  (Foto aus dem Film „Monobloc“ von Edition Salzgeber).

Wachstum trotz Krise: Wieso Polypropylen (PP) ein Werkstoff mit guten Zukunftsperspektiven ist.

Polypropylen (PP): Wachstum trotz Krise

Messe K-Kunststoffmesse

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Thermoplaste

Polypropylen

Kennzahlen

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Die Zukunft von Polypropylen liegt in der Kreislaufwirtschaft

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

Polymethylmethacrylat

Trotz Rohstoffengpässen stehen die Zeichen für PMMA auf Wachstum

Für den Medizinbereich hat Covestro ein Polycarbonat vorgestellt. Es soll robust sein und gleichzeitig ein attraktives Design ermöglichen.

Das PC eignet sich für robuste, transparente Produkte. © Covestro

Medizintechnik

Polycarbonat

Medizinprodukte

Robustes PC für den Gesundheitssektor

Leichtbau, Funktionalität und Design prägen die Materialentwicklung in den Einsatzgebieten von Polycarbonat-Compounds, -Composites und -Folien. Große Chancen bestehen in der Mobilität der Zukunft, im Strukturleichtbau mit endlosfaserverstärkten Composites, in der 5G-Technologie und der Medizintechnik.

Bei Elektrofahrzeugen entfällt die ursprüngliche Funktion des Kühlergrills, die Luftzufuhr zum Motor. Er kann deshalb vollständig als Designelement genutzt werden, etwa durch die Integration von leuchtenden Logos und Fade-out-Effekten

Polycarbonat (PC): Aufregende Designs durch hohe Oberflächenqualität und neue Verfahren

Automotive

Elektronik

Recycling

Umweltmanagement

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Werkstoff für viele Trends

Displays harmonisch in die Linienführung eines Fahrzeugcockpits zu integrieren war bisher eine echte Herausforderung. Das Unternehmen Continental setzt nun eine Kombination aus Film Insert Molding, In-Mold Decoration und Spritzprägen ein, um große dreidimensional geformte Kunststoffblenden zu fertigen.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

Großflächige gebogene Kunststoffblenden mit integrierten Displays

Spritzgießen

Kfz-Elektronik

Kunststoffe

Photonik

Optik

HMI, Bedienelemente, Displays

Display im Automobil

Thermoformanlagen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Warmformen / Thermoformen

Formsache Automobildisplay

2012 wurden weltweit etwa 3,6 Mio. t Polycarbonat (PC) verbraucht. Hier finden Sie Details zum Anteil der einzelnen Regionen und Anwendungsbranchen.

Entwicklung des weltweiten PC-Verbrauchs inklusive PC für Blends lt. Schätzung von Bayer MaterialScience

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Polycarbonat (PC)

Marktentwicklung Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein technischer Thermoplast, der sich durch hohe Transparenz, hohe Wärmeformbeständigkeit und gute Schlagzähigkeit auszeichnet.

Optische Speichermedien sind ein großer Anwendungsbereich für Polycarbonat

Wissenswertes über Polycarbonat | Herstellung ✓ Anwendung ✓ Eigenschaften ✓ Recycling ✓ Verarbeitung ► Jetzt informieren

Polymaker bietet künftig das 3D-Druck-Filament Polymaker PC-r aus recyceltem Polycarbonat (PC) an. Das PC für die Filamente stammt von dem Werkstoffhersteller Covestro und besteht aus einer Kombination von wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen und Neuware.

Durch die Kombination von Rezyklaten und Neuware sinkt der CO2 -Fußabdruck des PC und es lässt sich trotzdem zu Filamenten extrudieren

Filamente für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

Werkstoffe für additive Verfahren

Additive Fertigung

Kunststoff-Rezyklat

Aus Wasserflaschen  werden Filamente

Covestro bietet ab sofort klimaneutrales Polycarbonat (PC) an. Die PC-Typen dem Makrolon-Produktangebot sind dem Kunststofferzeuger zufolge von der Wiege bis zum Werkstor klimaneutral. Erreicht wird das durch die Verwendung von erneuerbarem Strom für die Produktion und der Nutzung von Rohstoffen aus massenbilanzierten Bioabfällen und Reststoffen.

Für die Produktion seiner klimaneutralen PC setzt Covestro auf massebilanzzertifizierte erneuerbare Rohstoffe und erneuerbare Energien.

Erneuerbare Energie

Energieerzeugung

Kreislaufwirtschaft

Covestro produziert klimaneutrales Polycarbonat

Elektro- und Elektronikhersteller möchten die Treibhausgasemissionen ihrer Produkte senken und das Abfallmanagement und Recycling für diese optimieren. Erreichen lässt sich das unter anderem durch den Einsatz nachhaltigerer Thermoplaste und qualitätsgesicherter Rezyklate. Wichtig sind außerdem enge Kooperationen zwischen Unternehmen zum Aufbau von Stoffkreisläufen und ein recyclinggerechtes Design von Geräten.

Mit Polymeren Nachhaltigkeitstrends in der Elektro- und Elektronikindustrie gestalten

Hilfe für eine grünere E&E-Welt

Die Verbindung von Spritzprägen, partiellem Film Insert Molding und Direct Coating ermöglicht ein neuartiges Konzept für das Frontmodul des BMW iX. Wichtig bei der Entwicklung waren umfangreiche Spritzgießversuche, die der Kunststoffhersteller Covestro in seinem Technikum durchführte.

Für die Herstellung des Frontmoduls des BMW iX, die sogenannte Niere, werden verschiedene Produktionsverfahren miteinander kombiniert.  

Verbindung von Spritzprägen, partiellem Film Insert Molding und Direct Coating ermöglicht innovatives Frontmodul des BMW iX. 

Große Exterieurteile mit integrierten Funktionen und hochwertigen Oberflächen fertigen

Polyurethan

Facelifting für Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge können auch kabellos geladen werden. Dabei findet der Energieaustausch zwischen einer im Boden positionierten Induktions- und einer im E-Auto montierten Empfängerspule statt. Um die Spulen vor Beschädigungen zu schützen, eignen sich glasfaserverstärkte und flammgeschützte Polyamide 66, wie das Beispiel eines serienreifen kabellosen Ladesystems zeigt.

Kabelloses Laden könnte die Reichweite von E-Autos und somit die Akzeptanz der Elektromobilität erhöhen.

Flammgeschütztes Polyamid für induktive Ladesysteme

Elektromobilität

Mobilität

Polyamide

Ohne Kabel dank passender  Compounds

Die auf einer neuartigen PA 66-Technologie basierenden Mobius™-Polymere eröffnen für die LFT-D Verarbeitung speziell für Batteriedeckel und -gehäuse neue Möglichkeiten

Spritzgießen (KU)

Kunststoffverarbeitung

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Duroplaste

Blasformen

Hochleistungskunststoffe

Extrudieren (KU)

INVISTA MOBIUS NPD555 FR erfolgreich in Thermal Runaway Tests

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

Verstärkungsstoffe

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Füllstoffe, allgemein

Füllstoffe für Kunststoffe

Kunststofffasern

EMV-Schutz für den  rollenden Computer

Solvay zeigt auf der K 2022 unter anderem Materialien, mit denen sich Metalle bei Solarkollektoren ersetzen lassen.

Mit dem PPS lässt sich der CO2-Fußabdruck von Solarpaneelen reduzieren und gleichzeitig die Designflexibilität bei ihnen erhöhen.

kunststoffe-international.com

Metallersatz für Solarkollektoren

Polycarbonat (PC): Funktionsintegration und neue Spezialitäten

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.

Ein Großteil des weltweiten Polycarbonats wird in Asien und dort insbesondere in China verarbeitet. Kapazitätserweiterungen finden deshalb vor allem dort statt. Außerhalb des asiatischen Raums konzentrieren sich die Hersteller verstärkt auf Spezialitäten und Produkte für neue Herstellungstechnologien, etwa zur Funktionsintegration in Bauteile. In den kommenden Jahren wird außerdem Nachhaltigkeit das bestimmende Thema bei allen Herstellern sein.

Polycarbonat (PC) kommt in Form von Granulaten und Granulat-Compounds sowie als Folien-, Platten- und Composite-Halbzeugen in den Handel. Bedingt durch die Coronapandemie brach der PC-Weltmarkt im Jahr 2020 leicht ein. Aber schon 2021 erholte er sich auf das Niveau von 2019. Die globale Nachfrage nach dem Thermoplast, inklusive des PC-Anteils für Blends, lag nach Schätzungen von Covestro im Jahr 2021 bei über 4,5 Mio. t. Mittelfristig wird sie voraussichtlich um etwa 4 % pro Jahr zulegen. Wie sich der Absatz in näherer Zukunft entwickelt, ist wegen des Kriegs in der Ukraine und den derzeit unter anderem durch die Coronapandemie weltweit gestörten Lieferketten jedoch nicht zuverlässig zu prognostizieren.

Die größten Verbraucher des Polymers waren 2021 mit ungefähr 35 % die Elektro-und Elektronikindustrie sowie die Haushaltsgerätehersteller. Die Automobilproduzenten zeichneten sich für rund 20 % des Absatzes verantwortlich, gefolgt von der Bau- und Konsumgüterindustrie mit rund 15 beziehungsweise fast 10 %.

In China wird wie in den Jahren zuvor der weltweit größte Anteil an PC verbraucht. Auf das Reich der Mitte entfielen 2021 über 40 % des globalen Absatzes. Der gesamte asiatisch-pazifische Raum (APAC) inklusive China kam auf einen Anteil von über 60 %. Die Region Europa, Naher Osten und Afrika (EMEA) sowie der NAFTA-Raum (USA, Kanada und Mexiko) folgten mit deutlichem Abstand mit Anteilen von fast 25 beziehungsweise 15 %.

Größte PC-Hersteller sind Covestro und die Saudi Basic Industries Corporation (Sabic). Zusammen verfügen beide Unternehmen über ungefähr die Hälfte der weltweiten Kapazitäten. Weitere größere Player sind Mitsubishi, Lotte Chemical und Teijin. Das Ranking hinter den beiden führenden PC-Herstellern wird sich allerdings aufgrund neuer chinesischer Produzenten mittelfristig verändern.

Der PC-Absatz wird in China in den nächsten Jahren mit prognostiziert 5 - 6 % deutlich stärker zulegen als in anderen Weltregionen. Deshalb konzentrieren sich Investitionen in neue Kapazitäten fast ausschließlich auf dieses Land. Vor zehn Jahren waren nur vier Hersteller von PC in China aktiv. Bis Anfang 2022 ist die Zahl auf insgesamt 16 gestiegen. Covestro erwartet, dass bis 2025/2026 rund 50 % der weltweiten PC-Kapazitäten in China angesiedelt sein werden. Das Land kann mittlerweile seinen Bedarf nahezu vollständig selbst decken, weil in den letzten Jahren Anlagen mit einer Nennkapazität von insgesamt über 2 Mio. t. errichtet wurden. In den nächsten fünf Jahren sollen in China nochmals rund 2 Mio. t. PC-Kapazitäten hinzukommen. Die weltweiten PC-Kapazitäten steigen unter anderem dadurch voraussichtlich von 6,5 Mio. t in 2021 auf über 9 Mio. t in 2025/2026.

Der Kapazitätsausbau in China erfolgt durch global agierende, aber auch zunehmend durch lokale, teilweise neue Produzenten. Bei diesen Investitionen handelt es sich meist um den Ausbau bestehender Anlagen. Beispielsweise wollen die schon länger in China aktiven PC-Hersteller Luxi Chemical und Wanhua Chemicals in Liaocheng beziehungsweise Yantai, in der Provinz Shandong, ihre Anlagen sukzessive erweitern. Auch Cangzhou Dahua will mittelfristig die Kapazität der Ende 2020 in Cangzhou in der Provinz Hebei eröffneten Anlage auf 200 000 t/a verdoppeln. Zhejiang Petroleum & Chemical plant seine 260 000 t/a produzierende Anlage, die 2021 in Zhoushan in der Provinz Zhejiang in Betrieb ging, bis 2023/2024 um eine Stufe gleicher Kapazität zu erweitern. Auch Pingmei Shenma Group beabsichtigt, seine neu errichteten Kapazitäten von aktuell 100 000 t/a in Pingdingshan in der Provinz Henan in den kommenden Jahren in mehreren Stufen erheblich zu erweitern. Verdoppeln soll sich bis 2024/2025 ebenfalls die Kapazität der erst Anfang 2022 in Betrieb genommenen Anlage von Hainan Huasheng in Dongfang in der Provinz Hainan auf dann 520 000 t/a.

Es entstanden und entstehen aber auch völlig neue Anlagen in China. Beispielsweise stellte gegen Ende 2021 Sinopec Sabic Tianjin Petrochemical (SSTPC), ein Joint Venture von Sinopec und Sabic, eine Neuanlage mit einer Kapazität von 260 000 t/a in Dagang in der Provinz Tianjin fertig. Chimei aus Taiwan plant für 2025 die Inbetriebnahme einer ersten Anlage in China in Zhangzhou in der Provinz Fujian mit 180 000 t/a Kapazität. Voraussichtlich im gleichen Jahr will auch ein Joint Venture von Sabic und Fujian Petrochemical eine Anlage mit 290 000 t/a Kapazität in Gulei ebenfalls in der Provinz Fujian in Betrieb nehmen.

Mehrere große PC-Hersteller richten ihre Aktivitäten außerdem strategisch stärker auf die Anforderungen des Markts aus. Eines der Ziele ist es dabei, überproportional vom Geschäft mit höherwertigen und stärker wachsenden Anwendungen zu profitieren. Covestro hat dafür etwa zwei neue Segmente gegründet: In „Performance Materials“ sind unter anderem die Geschäfte mit Standardmaterialien wie PC für Wasserflaschen gebündelt, bei denen es vor allem auf eine zuverlässige Lieferung zu wettbewerbsfähigen Marktpreisen ankommt. In „Solutions and Specialties“ liegt der Fokus auf komplexen Kunststoffprodukten mit hoher Innovationsgeschwindigkeit, an die anwendungstechnische Serviceleistungen für den Kunden gekoppelt sind. Dazu zählt zum Beispiel das Geschäft mit PC-Compounds etwa für die Elektromobilität und Medizintechnik oder mit PC-Composites für den Leichtbau. Der Absatz dieser Werkstoffe wird mittelfristig nach Schätzungen von Covestro jährlich um 7 % wachsen und damit im Vergleich zu Standard-PC mit deutlich höheren Raten. Das Unternehmen will deshalb seine Compounding-Kapazitäten in den nächsten Jahren um 230 000 t/a erweitern. Einen ersten Beitrag dazu leisten bereits die zwei weiteren Compounding-Linien, die kürzlich im Werk Greater Nodia bei Neu-Delhi in Indien in Betrieb gegangen sind.

Auch Trinseo hat sein Segment „Performance Plastics“ aufgeteilt. Neben dem Bereich „Base Plastics“ wurde der Bereich „Engineered Materials“ eingerichtet. In ihm sind die Geschäfte mit Compounds und Blends für anspruchsvolle Anwendungen etwa in der Unterhaltungselektronik zusammengefasst. Sabic plant seinen Bereich Spezialchemikalien, zu dem auch Copolymere und Compounds auf Basis von PC zählen, an die Börse zu bringen. Ziel ist es, dieses Geschäft zu restrukturieren, um das Wachstumspotenzial der Werkstoffe besser zu nutzen.

Aktuell organisieren sich auch einige japanische PC-Hersteller um. Mitsubishi Chemical ist beispielsweise Ende Oktober 2021 im Rahmen einer Portfolioneuordnung aus dem in Yanshan in der Provinz Beijing ansässigen Joint Venture mit Sinopec ausgestiegen. Im Rahmen einer Restrukturierung seiner Kunststoffaktivitäten will Mitsubishi Chemical im April 2023 die Hälfte seines Anteils am 50 : 50-Joint-Venture Mitsubishi Engineering Plastics auf den Partner Mitsubishi Gas Chemical übertragen.

Vor allem bei asiatischen Produzenten ist zunehmend ein Trend zur Rückwärtsintegration erkennbar, teilweise bis hin zu Phenol und Aceton. Hintergrund davon war neben einer zeitlich limitierten Verfügbarkeit von Rohstoffen vermutlich auch, dass insbesondere die Preise für Bisphenol A, einen der wesentlichen Ausgangsstoffe für PC, in den letzten zwei Jahren sehr volatil waren und lange nicht gekannte Niveaus erreichten. Einige asiatische Hersteller, die nicht rückwärtsintegriert waren, mussten daraufhin Kapazitäten reduzieren oder Anlagen temporär stilllegen.

Neben PC-Basisharz werden auch die Kapazitäten bei Folien, Platten und Composites weltweit ausgebaut. Zum Beispiel hat Covestro 2021 am Standort Dormagen weitere Produktionslinien für hochwertige Spezialfolien in Betrieb genommen (Bild 1). Der Schwerpunkt liegt dabei auf mehrschichtigen Flachfolien, die etwa in der Medizintechnik, im Automobilinnenraum und -exterieur oder für Sicherheitsmerkmale in Ausweisdokumenten zum Einsatz kommen. Das Projekt ist Teil eines globalen Programms zum Ausbau der Folienkapazitäten des Unternehmens.

Der Klimawandel, die Verknappung von Ressourcen und das globale Abfallproblem bei Kunststoffen haben dazu geführt, dass praktisch alle PC-Hersteller auf zirkuläre Produkte setzen und den Einstieg in die Kreislaufwirtschaft als Schlüssel zu Klimaneutralität, Ressourcenschonung und Umweltschutz sehen. Covestro richtet beispielsweise seine Unternehmensvision vollständig auf Kreislaufwirtschaft aus und will bis 2035 klimaneutral werden. Dazu sollen die Treibhausgasemissionen aus eigener Produktion, externen Energiequellen sowie aus vor- und nachgelagerten Prozessen in der Wertschöpfungskette (Scope 1, 2 und 3) verringert werden.

Die Ausrichtung auf Stoffkreisläufe führt dazu, dass die PC-Hersteller ihre Produktion von Compounds, Folien, Platten und Composites auf alternative Rohstoffquellen wie Rezyklate und biobasierte Materialien umstellen. Um die Nachhaltigkeit dieser Rohstoffe gegenüber den Kunden auszuweisen, werden Produktionsstandorte und Produkte zertifiziert. Dabei hat sich bisher vor allem der ISCC-Plus-Standard (International Sustainability and Carbon Certification) durchgesetzt, ein internationales System für die Nachhaltigkeitszertifizierung unter anderem von Biomasse und Bioenergie. Trinseo, Sabic, Lotte Chemical und LG Chem haben bekanntgegeben, ISCC-Zertifizierungen erhalten zu haben. Covestro hat die Produktion an den Standorten Shanghai (China), Map Ta Phut (Thailand), Antwerpen (Belgien), Krefeld-Uerdingen, Leverkusen und Dormagen nach dem Standard zertifizieren lassen.

Der ISCC-Plus-Standard ist mit einer Massenbilanzierung bei der Produktion verknüpft. Diese Chain-of-Custody-Methode erlaubt es, fossile und alternative Rohstoffe in der Produktion zu mischen, aber in der Buchführung zu trennen. Dadurch können Materialien durch die Wertschöpfungsketten verfolgt und Rohstoffe ausgewählten Endprodukten zugeordnet werden. Die massenbilanzierten Rohstoffe sind identisch mit ihren fossilen Pendants und daher als Drop-in-Lösung in bestehende Produktionsprozesse integrierbar.

Beispiel für einen Umstieg auf alternative Rohstoffe bei der PC-Produktion ist eine von Covestro und Mitsui Chemicals geschlossene Vereinbarung. Das japanische Chemieunternehmen wird Covestro an den Standorten Shanghai und im thailändischen Map Ta Phut mit den PC-Rohstoffen Aceton und Phenol aus nach ISCC Plus zertifiziert massenbilanzierten Quellen beliefern.

Praktisch alle größeren Hersteller von PC führen inzwischen nach dem Standard zertifizierte Produkte in ihrem Sortiment. Sabic hat etwa 2019 im Rahmen seiner Trucircle-Initiative PC-Compounds und kürzlich auch Folien- und Plattenprodukte (Produktname: Lexan) auf erneuerbarer Basis in den Markt eingeführt. Covestro hat kürzlich unter dem Namen Makrolon RE die weltweit ersten klimaneutralen PC-Compounds präsentiert. Sie leiten sich von Bioabfällen und -reststoffen ab und werden teilweise unter Einsatz von erneuerbarem Strom produziert. Die Bezeichnung „klimaneutral“ ist dabei das Ergebnis einer Bewertung eines Teilabschnitts aus dem gesamten Produktlebenszyklus. Betrachtet wurde der Abschnitt von der Ressourcengewinnung (cradle) bis zum Werkstor (gate) von Covestro. Die Bewertung basiert auf der ISO-Norm 14040 und wurde vom TÜV Rheinland auf Plausibilität geprüft. Die Bewertung berücksichtigt die biogene Kohlenstoffbindung auf der Grundlage vorläufiger Daten aus der Lieferkette und dem Einsatz erneuerbarer Elektrizität im Rahmen des Produktionsprozesses. Die Zuordnung der Elektrizität erfolgte aufgrund sogenannter „Guarantee of Origin“-Zertifikate. Nicht angewendet wurden Ausgleichszertifikate.

Neben weiteren PC-Compounds der Marke werden derzeit auch bei den hitzebeständigen Copolycarbonaten Apec und den PC-Blends Bayblend und Makroblend ISCC-Plus-zertifizierte RE-Produktreihen entwickelt. Sie sind besonders für New-Mobility-, E&E- und Medizintechnikbauteile interessant. Ende 2022 wird das Unternehmen auch entsprechend zertifizierte PC-Folien seiner Produktreihe Makrofol auf den Markt bringen.

Zu den ersten Anwendungen von Makrolon RE werden Ladestationen für Elektroautos zählen. Beispielsweise will das Unternehmen EVBox, ein niederländischer Komplettanbieter für das Laden von Elektrofahrzeugen, die nachhaltigen PC-Compounds bei der Herstellung von Ladestationen einsetzen. Dadurch sollen Ressourcen geschont und der CO2-Fußabdruck der Stationen minimiert werden.

Um bei Rezyklaten Stoffkreisläufe aufzubauen, blicken PC-Hersteller inzwischen auf die gesamte Wertschöpfungskette von Kunststoffen. Covestro kooperiert zum Beispiel in China mit dem Getränkehändler Nongfu Spring und dem Wiederaufbereiter Ausell beim Recycling von 5-Gallonen-Wasserflaschen (19 l) aus PC. Aus dem Rezyklat werden unter anderem Filamente für den 3D-Druck von Bauteilen für die Unterhaltungselektronik hergestellt (Bild 2). Trinseo hat Anfang des Jahres das niederländische Unternehmen Heathland erworben, einen europäischen Recycler von Post-Consumer- (PCR) und Post-Industrial-Kunststoffabfällen (PIR).

Ein Anwendungsbeispiel für qualitätsgesicherte PC-Rezyklate ist das reparaturfreundliche Fairphone 4 des niederländischen Unternehmens Fairphone. Die hintere Geräteabdeckung, der mittlere Rahmen und das drahtlose Ladegerät des Smartphones werden unter anderem aus PC mit einem PCR-Anteil von 30 bis 50 % hergestellt (Bild 3).

Neue Wachstumsmöglichkeiten für PC ergeben sich im Automobilbau durch den Übergang zur Elektromobilität und den Trend zu Fahrerassistenzsystemen und dem autonomen Fahren. Zum Beispiel ist der klassische Kühlergrill durch den Wegfall des Verbrennungsmotors Vergangenheit. Stattdessen entstehen im Frontbereich von Elektrofahrzeugen neue Designfreiheiten, die durch fugenlose und dekorierte Exterieurteile aus transparentem Kunststoff genutzt werden. Der BMW iX ist beispielsweise mit einem nierenförmigen, mehrfarbigen Frontpanel mit glasartigem 3D-Tiefenglanz ausgestattet (Bild 4). Während der Radarsensor des Fahrzeugs hinter dem Frontpanel fugenlos versteckt ist, integriert dieses nahezu unsichtbar eine Heizfolie für den Sensor. Mit dieser kann der Sensor eisfrei gehalten werden.

In der Produktion wird dazu in einem Spritzprägewerkzeug ein vorverformtes 3D-Folieninsert aus Makrofol mit Heizfunktion mit dem transparenten PC Makrolon AG hinterspritzt. Das Resultat ist ein Thermoplastteil mit integriertem partiellen Folienbereich, das anschließend im gleichen Werkzeug über einen RIM-Mischkopf (Reaction Injection Molding) mit einem transparenten, kratzfesten und selbstheilenden Polyurethan-Lacksystem (PUR) beschichtet wird. Das Bauteil wurde gemeinsam von BMW, Covestro und anderen Partnern entwickelt. Dreh- und Angelpunkt war dabei das Leverkusener Technikum von Covestro, in dem mehrere Entwicklungswerkzeuge für das Projekt abgemustert und optimiert wurden. Begleitet wurde das durch die Expertise des Kunststoffherstellers bei der Simulation des rheologischen Verhaltens sowohl des Spritzprägematerials als auch des PUR-Reaktionssystems bei der Werkzeugfüllung.

Der Trend zum assistierten Fahren wird den Autoinnenraum in eine mobile Arbeits- und Lebenswelt mit völlig neuen Ansprüchen an Funktionalität und Komfort verwandeln. Displays und Infotainment, Dekor und edles Design werden das Interieur prägen und damit neue Einsatzmöglichkeiten für PC-basierte Folien als Oberflächenmaterialien schaffen – beispielsweise in Kombination mit Echtmaterialien wie Holz, Metall oder Kristall. Praktisch alle PC-Folienhersteller arbeiten dazu an neuen Spezialfolien. Ein Beispiel sind durchleuchtbare PC+ABS-Folien von Covestro für galvanisierte Echtmetalloberflächen, die einen Cool Touch mit Touchsensorik und Durchleuchtung kombinieren (Titelbild). Für Displays werden PC- und PC+PMMA-Folien mit verbesserten optischen Eigenschaften entwickelt.

IMSE-Technologie: leichtere und  funktionsintegrierte Bauteile

Ein neues, wachsendes Anwendungsgebiet von PC-basierten Folien ist die Technologie In-Mold Structural Electronics (IMSE). Sie ermöglicht es, verschaltete, auf Folien aufgebrachte elektronische Funktionen und Bauteile direkt in frei geformte Kunststoffgehäuse zu integrieren. Dabei werden Folien mit Dekor und elektronischen Funktionen wie Schaltungen, Sensoren, Bedienflächen und Beleuchtungselementen bedruckt und dann verformt und hinterspritzt. Das Ergebnis sind sehr dünne, platzsparende und leichte Bauteile mit smarter, meist fugenloser Oberfläche, die eine deutlich reduzierte Zahl an elektronischen Einzelkomponenten aufweisen. Welche Bauteile mit der Technologie möglich sind, zeigt ein nur 3,5 mm dicker IMSE-Displaydemonstrator von Covestro und TactoTek. In ihn sind neben kapazitiven Touchkontrollfunktionen und einem OLED-Display auch funktionale Lichtelemente und ein Ambientebeleuchtung integriert (Bild 5).

Die IMSE-Technologie hat bei optischen Bedienoberflächen sowohl im Automobilinnenraum als auch bei Ladestationen von Elektrofahrzeugen und in der Consumer- und industriellen Elektronik großes Anwendungspotenzial. Die Folienentwicklung für diese Technologie konzentriert sich unter anderem auf kratzfestere Produkte. Dazu wird im Rolle-zu-Rolle-Verfahren eine Lackschicht direkt auf die Folie appliziert und nach der Folienverformung ausgehärtet. Alternativ lassen sich Folien auch im Coextrusions- oder Laminierverfahren mit Funktionslagen ausstatten. Daraus ergeben sich Bauteiloberflächen mit guter Kratzfestigkeit und chemischer Beständigkeit, die einen ästhetischen, samtmatten Look bei gleichzeitig angenehmer Haptik aufweisen.

Ein attraktives Wachstumsfeld besonders für PC-Spezialitäten ist die Medizintechnik. Auch dort spielen Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft eine immer wichtigere Rolle. Ein Fokus ist etwa das recyclinggerechte Design von medizintechnischen Geräten zur Wiederverwertung von ausgedienten Kunststoffteilen. Ein Beispiel dafür ist die Designstudie eines Autoinjektors zur Selbstverabreichung von Medikamenten (Bild 6). Er besteht im Gegensatz zu gängigen Konstruktionen nicht aus einem Mix an chemisch meist inkompatiblen Kunststoffen, sondern ausschließlich aus PC und Blends damit. Der Injektor kann ohne Befestigungselemente zusammengesetzt und schnell zerlegt werden. Dadurch können die nicht kontaminierten Teile am Gebrauchsende nach Werkstoffen sortiert und die gewonnenen Materialien in einem geschlossenen Recyclingprozess zur Herstellung der originären Bauteile genutzt werden. Die Teile sind aber auch zu einem qualitätsgesicherten PC-Materialmix verarbeitbar, der im Sinne eines offenen Recyclings in andere Anwendungen geht. Insgesamt fällt dadurch kaum Abfall an. Der CO2-Fußabdruck des Injektors lässt sich durch den Einsatz von klimaneutralen Materialvarianten – etwa der Makrolon RE-Serie – deutlich verringern.

Speziell Folien aus PC dienen vermehrt zur sicheren Verpackung hochwertiger medizinischer Güter wie Brustimplantaten. Letztere werden zum Beispiel transportiert und aufbewahrt in Makrofol MA507, einer Folie, die besonders stoßfest und per Heißdampf bei hohen Temperaturen sterilisierbar ist (Bild 7).

Covestro AG  

https://www.covestro.com

Ausgabenartikel KU10-22

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

Bild 6. Bei der Herstellung des Autoinjektors kommen nur PC-Werkstoffvarianten zum Einsatz. Dadurch lässt er sich deutlich besser recyceln.

Bild 7. Verpackung für Brustimplantate aus PC-Folie: Die robuste Außenschicht schützt das  Implantat vor Stößen.

Bild 1. Covestro hat die Kapazitäten für PC-Spezialfolien in Dormagen ausgebaut. Die Halbzeuge werden unter anderem in der Medizintechnik und der Automobilindustrie verwendet.

Bild 2. Das PC-Filament Polymaker PC-r für den 3D-Druck besteht aus einem Kunststoffrezyklat aus gebrauchten Wasserflaschen des chinesischen Herstellers Nongfu Spring. 

Bild 3. Der Einsatz qualitätsgesicherter PC-Rezyklate senkt die CO2-Emissionen bei der Herstellung des Smartphones Fairphone 4 im Vergleich zu konventionellen, rein fossilen Materialien um 30 %.

Bild 4. Das markante Frontpanel für den BMW iX wird aus Makrolon AG gefertigt. Kameratechnik, Radarfunktionen und weitere Sensorik für das Fahrerassistenzsystem sind elegant in das großflächige Bauteil integriert.

Bild 5. Folientechnik macht es möglich: Der Nighthawk-Demonstrator von TactoTek und Covestro enthält Touch-Funktionen, ein Display und Beleuchtungselemente und ist dabei nur 3,5 mm dick.

KU 10-22_PC_Covestro - Hauptartikel

Frank Schnieders ist Advisor Market Insights & Solutions bei Covestro.

Dr. Guido Naberfeld ist Senior Vice President Mobility im Segment Engineering Plastics bei Covestro.

Dirk Pophusen arbeitet als Global Segment Manager Specialty Films für Consumer & Industrial Solutions bei Covestro.

Alle Marktangaben basieren auf Erhebungen und Einschätzungen von Covestro. Die darüber hinausgehenden Informationen zu Investitionen und technischen Entwicklungen stammen ebenfalls von Covestro beziehungsweise aus Presseinformationen der genannten Unternehmen.