Die Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG, Weinheim, hat ihren hochfluorierten Elastomerwerkstoff Fluoroprene XP für die Prozessindustrie hinsichtlich ihrer Verarbeitungseigenschaften weiter entwickelt. 

Für Spritzguss optimiert und medienbeständig 

Dichtungen

Fluorkunststoffe

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung

Elastomer Fluoroprene XP 

Wegen seiner hohen Schmelzeviskosität und einem Schmelzpunkt von über 327 °C ist Polytetrafluorethylen nicht nach den für Thermoplaste üblichen Verfahren verarbeitbar. Entsprechende Modifizierung macht den Hochleistungskunststoff jedoch aus der Schmelze formbar und ermöglicht damit wirtschaftliche Großserienfertigung. Dies wird anhand zweier Dichtungsanwendungen genauer vorgestellt. 

Hochleistungskunststoffe anwendungsspezifisch modifizieren und thermoplastisch verarbeiten 

Hochleistungskunststoffe

Champions League der Eigenschaften 

Die EU prüft ein PFAS-Verbot, das Fluorkunststoffe umfasst. Über die Auswirkungen und Alternativen zu Fluorpolymeren informiert diese Folge von Kunststoff-Dialog.

Dr. Marc Langela ist seit 2007 Leiter der Material- und Produktentwicklung bei Stasskol.

Kunststoff DIALOG – Der Podcast von SKZ und Kunststoffe

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Aus- und Weiterbildung

Streifinger, Florian

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Podcast

kunststoffe.de

Gehören Fluorkunststoffe gemeinsam mit PFAS verboten?

Mit der Akquisition des Polyamid-Geschäfts von Solvay hat BASF die Wertschöpfungskette für technische Thermoplaste gestärkt. Neue Impulse kommen vor allem aus der Kreislaufwirtschaft.

Chemisches Recycling: Pyrolyseöl aus Kunststoffabfällen, neu synthetisiertes Polymer und eine mehrschichtige Lebensmittelverpackung (v.l.n.r.). Mit mechanisch aufbereiteten Abfallstoffen wären solche Anwendungen nicht möglich

16:9

16:9(1)

Die BASF engagiert sich gemeinsam mit ihren Kunden für chemisches Recycling

Polybutylenterephthalat

Messe K-Kunststoffmesse

Polyamide

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Vorwärts im Verbund

Im Automobilbau konkurrieren unterschiedliche Antriebstechnologien: Verbrennungs- und Elektromotoren. Darüber hinaus ist das Interesse an Brennstoffzellen groß.Alle drei Technologien wurden auf der Tagung Kunststoffe automotive Powertrain diskutiert.

Wie sich eine Ökobilanz für Bauteile und die unterschiedlichen Fahrzeuge erstellen lässt, erklärte Milan Jovanović, Leiter der Lebenszyklusanalyse bei BMW, auf der Tagung

Kunststoffe automotive Powertrain: Umstrittenes PA 66 und Ökobilanz von Fahrzeugen

Automotive

Elektronik

Brennstoffzelle

Stromversorgung

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Brennstoffzellen

Mobilität

Was bewegt das Automobil?

Auf den ersten Blick stand die K in diesem Jahr ganz klar im Zeichen von Recycling und Kreislaufwirtschaft. Abseits dieser Themen waren aber auch in klassischen Kunststoffbereichen wie Automotive viele Neuerungen zu besichtigen.

Im Konzeptfahrzeug VisionVenture von Hymer wurden insgesamt 22 Materialien von BASF verwendet. Vor allem für die Lackierung und die scheinbar aus massivem Schiefer bestehende Wandverkleidung des Badezimmers im Camper kommen spannende Neuentwicklungen zum Einsatz 

Automobiltrends auf der K 2019

Elektromobilität

Polyurethan-Schaumstoffe (PUR)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Polyurethan

Elektromobilität und ein Konzeptfahrzeug

Mit umfangreichen und spezifischen Modifikationen der Eigenschaften können Kunststoffe klassischen Metallbauteilen immer mehr Anwendungen abluchsen.

Bild 1. Grivory G5V weist im Vergleich zum bereits bekannten Grivory GV zwischen 60 °C und 100 °C deutlich bessere mechanische Eigenschaften auf

Quelle: Ems-Chemie, © Tabelle: Kunststoffe

Zwei neue Polyamid-Typen sollen technische Bauteile wirtschaftlicher machen

Technische Kunststoffe

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Fortschrittlicher Metallersatz

Die weltweite Marktsituation ist bei PA 6 und PA 66 sehr unterschiedlich. Bei PA 66 und beim Vorprodukt Adiponitril (ADN) kommt es immer wieder zu Lieferengpässen. Das führt zu teilweise drastischen Preiserhöhungen. Deshalb setzen immer mehr Anwender auf Alternativen zu PA 66.

Hochvoltstecker aus orange eingefärbtem Durethan BKV45FN04 kommen u. a. in Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Für Kunststoffe bei Li-Ionen- Batterien ist oft eine UL94-V-0-Klassifizierung notwendig

20:7

Polyamid (PA)

PA-6-Compounds ersetzen PA 66

Bei einer Pkw-Federunterlage können mit einem Sandwich-Schäumverfahren Gewicht, Materialverbrauch und Herstellkosten signifikant gesenkt werden - bei gleicher Festigkeit.

Die Hartkomponente der Federunterlage wird mit dem sogenannten SmartFoam-Verfahren hergestellt. Der Querschnitt zeigt links ein korrekt hergestelltes Bauteil, rechts eines, bei dem sich das Gas nicht vollständig mit der Schmelze vermischt hat. Folge: Am unteren Rand hat sich eine große Gasblase gebildet, und die Außenschicht hat nicht mehr die erforderliche Dicke

Leichtbau bei hochbelasteten Kunststoffbauteilen am Beispiel einer Pkw-Federunterlage

Schaumspritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Werkstoffprüfung, mechanisch

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Analysetools, FEM

Software

Schwingungs- / Vibrationsprüfger

KFZ-Zulieferer

Schaumkern trotzt enormer Belastung

Das Automobil der Zukunft soll möglichst wenig CO2 freisetzen, effizient und automatisiert fahren und von möglichst vielen Menschen genutzt werden können. Das stellt an Kunststoffe und deren Verarbeitungsverfahren unterschiedliche Anforderungen. Sie reichen vom Leichtbau für Karosserie und Antriebsstrang über einen angenehmen Innenraum bis hin zu Beleuchtung oder Sensorik.

Der neue vollelektrische Audi e-tron besitzt einen fast komplett verschlossenen Unterboden aus leichtem LWRT-Werkstoff (Low Weight Reinforced Thermoplastics), der dadurch den elektrischen Verbrauch reduziert

E-Mobilität, autonomes Fahren, Carsharing und die Folgen für die Kunststoffbranche

Glasfasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Leichtbau

Polyethylenterephthalat

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Alles auf Elektro?

Ab Juni 2020 bekommt der Geschäftsbereich High Performance Polymers bei Lanxess eine neue Leiterin. Sie tritt die Nachfolge von Michael Zobel an, der in die Leitung des Tochterunternehmens Saltigo wechseln wird.  

High Performance Materials ab Juni mit neuer Leitung 

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Personen

Geschäftsbereich bei Lanxess unter neuer Führung  

Die Anzahl elektronischer Komponenten in Fahrzeugen nimmt seit Jahren beständig zu. Um sie mit elektrischer Energie zu versorgen, werden häufig hohe Ströme benötigt. Die dabei entstehende Wärme stellt allerdings eine Gefahr für die Komponenten dar und kann zur Beschädigung und zum Ausfall der Bauteile führen. Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Temperatur an kritischen Bereichen bieten wärmeleitfähige Kunststoffe. Welche Effekte sich damit erreichen lassen, zeigt das Beispiel einer Vorsicherungsbox für den Golf 8.

Es wird zunehmend enger im Motorraum moderner Fahrzeuge wie beispielsweise des aktuellen Golf 8. Dadurch erhöht sich die Wärmebelastung der verbauten Komponenten

Wärmeleitfähige Kunststoffe helfen bei der Entwärmung von Bordnetzkomponenten

Abkühlung für Fahrzeugelektronik

Die Optik spielt bei Kunststoffbauteilen eine immer größere Rolle. Entscheidend für ein ansprechendes Aussehen sind glänzende und gleichmäßige Oberflächen. Diese Anforderungen lassen sich bei glasfaserverstärkten Polyamiden bisher meist nur mit einer zusätzlichen Lackierung erreichen. Eine Alternative bietet ein speziell für die Gestaltung von Oberflächen entwickeltes Polyamid.

Bei Sichtbauteilen ist häufig eine gleichmäßige, glänzende Oberfläche gewünscht, die sich mit glasfaserverstärktem Polyamid oft nur schwer erreichen lässt. Grivory G7V von EMS löst dieses Problem

Aliphatisches Hochleistungspolyamid für Oberflächen

Oberflächentechnik

Kunststofffasern

Glänzende Bauteile ohne Lackierung

Der Fortschritt bei Fügetechnologien wie dem Laserdurchstrahlschweißen, die steigende Nachfrage nach wärmeleitenden Kunststoffen, der Leichtbau und die Elektromobilität gehören in der Material- und Anwendungsentwicklung mit Polyamid zu den großen Trends. Auch bei bei diesem Polymer wächst der Bedarf an nachhaltigeren Werkstoffen. Geschlossene Stoffkreisläufe werden deshalb künftig in der Herstellung von PA 6 und PA 66 eine immer wichtigere Rolle spielen.

Motorradtank aus Durethan BC550Z 900116 DUSXBL: Das unverstärkte und schlagzäh modifizierte PA 6 wird zu zwei Halbschalen spritzgegossen, die durch Heizelementschweißen zum Tank gefügt werden

Polyamid (PA): Produktverbesserungen und Ersatz von PA 66 durch PA-6-Compounds

Hybridtechnik

Compound

Vibrationsschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Hybridwerkstoffe

Recycling

Umweltmanagement

Laserschweißen

Laserauftragsschweißen

Laserbearbeitungen

Lasertechnik

Verbesserungen bei Materialien und  der Verarbeitung

Die Covid-19-Pandemie hat auch die Kunststofferzeuger hart getroffen. Doch nicht alle Kunststoffe sind gleichermaßen betroffen. Während die häufig in der Automobilindustrie verwendeten technischen Kunststoffe unter dem Einbruch des Fahrzeugabsatzes leiden, profitieren etwa Polyolefine teilweise von der Krise. Und auch wenn die Pandemie gerade alle anderen Themen in den Hintergrund rückt, schreitet dennoch die Entwicklung etwa bei der Kreislaufwirtschaft, Elektromobilität und Digitalisierung weiterhin voran. Über die gegenwärtige Situation und die zukünftige Entwicklung sprach Kunststoffe mit Vertretern der Kunststofferzeuger.

Ein Austausch in Pandemiezeiten: Coronabedingt fand das Kunststoffe-Expertengespräch rein digital statt. Dr. Matthias Scheibitz (oben links), Jürgen Luderer (oben rechts), Dr. Ingo Sartorius (unten links), und Dr. Karlheinz Hausmann (unten rechts) diskutierten dabei über die aktuelle Situation und die zukünftigen Trends bei Kunststoffen

Expertengespräch zu Trends und Herausforderungen bei Werkstoffen

Verpackungsmaterial

Logistik

Polyethylen

Polyvinylchlorid

Standardkunststoffe

Kunststoff-Rezyklat

„Wir teilen den Optimismus von  Wirtschaftsminister Altmaier nicht“

Wie viel CO2 steckt in einem Dichtungsring?

Freudenberg Sealing Technologies bestimmt den CO2-Fußabdruck aus der Produktion von Dichtungen und anderen Bauteilen aufs Gramm genau.

Reibungsarme Dichtungen sorgen dafür, dass Motoren und Maschinen energieeffizienter arbeiten und tragen so zum Klimaschutz bei. Als Hersteller solcher Dichtungen will Freudenberg Sealing Technologies seiner Verantwortung gerecht werden und erarbeitet nun eine Methode, mit der der CO2-Fußabdruck aus der Produktion von Dichtungen und anderen Bauteilen bestimmt werden kann.

Wieviel Gramm CO2 stecken in einem Dichtungsring? Und wie kann die Treibhausgasbilanz aus der Produktion eines Bauteils bereits in der Konstruktionsphase minimiert werden? Diese Fragen seriös beantworten wollen Dr. Meike Rinnbauer und Volker Schroiff bei Freudenberg Sealing Technologies. Seit zwei Jahren arbeiten sie mit einem Team an einem Projekt, das es erlauben soll, den CO2-Fußabdruck der Freudenberg-Produkte genau zu bestimmen. Eine grundsätzliche Erkenntnis entstand bereits am Anfang des Projekts: „Es sind zwei Faktoren, die die Emissionsbilanz eines Bauteils wesentlich beeinflussen“, erläutert Rinnbauer. Der erste Faktor besteht in der Auswahl des Materials, aus dem die Dichtung gefertigt wird, der zweite im Herstellprozess der Dichtung. Der Einfluss des Transports hingegen ist, das zeigten Analysen zu Beginn des Projekts, um Größenordnungen geringer und daher in der aktuellen Bewertung zu vernachlässigen.

Basis der Untersuchungen ist ein FST-eigener „Green Index“

Um die Treibhausgas-Bilanz von Werkstoffen zu erstellen, hat FST einen eigenen „Green Index“ entwickelt. Der Hintergrund: Neben den klimarelevanten Emissionen sollen auch andere Umwelteigenschaften chemischer Stoffe berücksichtigt werden, um intern Materialien und Prozesse vergleichen und bewerten zu können. „So versuchen wir, giftige Vorprodukte so weit als möglich zu vermeiden, um die Arbeitssicherheit unserer Mitarbeitenden zu gewährleisten und auch andere Umwelteinflüsse zu berücksichtigen“, sagt Rinnbauer. Da moderne Dichtungen oft aus Materialmischungen bestehen, werden alle Einzelkomponenten berücksichtigt, um keine Fehlanreize für die Auswahl bestimmter Materialien zu setzen.

Um das Treibhausgaspotenzial (Global warming potential, GWP) einzelner Materialkomponenten zu bestimmen, nutzt FST eine Expertendatenbank, die der ISO-Norm 14044 für Ökobilanzen gerecht wird. Dabei werden mittlere, standort-unabhängige GWP-Werte für jeden einzelnen Stoff genutzt, also unabhängig von der konkreten Herkunft. Perspektivisch ist aber zu erwarten, dass hersteller- und standortspezifische Kennwerte entlang der gesamten Lieferkette zur Verfügung stehen. „Das würde uns auch erlauben, Materiallieferanten zukünftig nicht nur anhand von Kosten, Qualität und Verfügbarkeit, sondern auch unter Nachhaltigkeitskriterien auszuwählen“, sagt Rinnbauer. Die Summe der nach Materialanteilen gewichteten GWPs ergibt dann den gesamten GWP eines Dichtungsmaterials. Parallel erfolgt die Überprüfung der Schädlichkeit einzelnen Materialkomponenten anhand Freudenberg-eigener Arbeitsschutzrichtlinien sowie der europäischen REACH-Chemikalienverordnung. Je nach Schädlichkeitsklasse wird ein Malusfaktor vergeben, der aktuell von 1 (unschädlich) bis 2 (persistent) reicht. Der schlechteste Einzelwert bestimmt den Faktor, der mit dem gesamten GWP multipliziert wird. Letztendlich ergibt sich ein dimensionsloser Wert, mit dem der Dichtungswerkstoff einer bestimmten Nachhaltigkeitsklasse des Green Index zugeordnet werden kann. Alle einmal bestimmten Index-Werte werden in einer unternehmensweit genutzten Werkstoffdatenbank hinterlegt und stehen damit den Entwicklungsingenieuren zur Verfügung.

Die Ergebnisse sind nicht leicht zu interpretieren

Der Effekt, der sich aus dem Gewichtungsverfahren ergibt, lässt sich anhand zweier Fluorkautschukmaterialien (FKM) darstellen, die beide für Dichtungen im Industriebereich eingesetzt werden. So kommt die erste Mischung völlig ohne schädliche Materialkomponenten aus und weist ein Treibhausgaspotential von 9,4 Kilo CO2 pro Kilo Material aus. Bei der zweiten Mischung ergibt sich hingegen ein Wert von 8,0 Kilo CO2 pro Kilo Material, dafür enthält die Mischung jedoch einen Gefahrstoff, was im Green Index zu einer Einstufung als „nicht nachhaltig“ führt. Da die geringere Nachhaltigkeit mit einem Malus von 1,66 berücksichtigt wird, schneidet die erste Mischung in der Gesamtbilanz besser ab. Ein Beispiel einer Polyolefin-basierten Abdichtung für Brennstoffzellen zeigt aber auch, dass ein Material auch dann sehr nachhaltig sein kann, wenn es mit einem geringen Anteil von 0,08 Prozent einen persistenten Katalysator enthält. Wie und in welchem Umfang über das GWP hinaus Nachhaltigkeitsfaktoren berücksichtigt werden sollen, ist auch bei Freudenberg Sealing Technologies nicht endgültig entschieden. „Wichtig ist“, so Rinnbauer, „dass wir nicht eindimensional optimieren. So berücksichtigen wir bei der Materialauswahl auch Lebensdauer und Verschleißbeständigkeit, die die Ökobilanz unserer Kunden beeinflussen.“

Klar ist auch: Die Energie, die für die Herstellung von Dichtungen aufgebracht wird, führt zu CO2-Emissionen, sofern die Energieversorgung der Produktionswerke nicht bereits vollständig auf Treibhausgas-neutrale Quellen umgestellt wurde. „Die große Herausforderung besteht darin, die CO2-Emissionen, die durch den Energiebezug oder auch Eigenerzeugung an einem Produktionsstandort anfallen, korrekt auf einzelne Materialchargen oder Produkte umzulegen“, erklärt Schroiff. Eine Voraussetzung dafür ist durch Messungen abgesichertes Wissen darüber, wieviel Energie in einzelnen Prozessschritten spezifisch, also auf das Gewicht, das Volumen oder die Oberfläche bezogen, tatsächlich verbraucht wird. Anhand von Kernprozessen des Unternehmens untersuchte ein Team am Stammsitz in Weinheim den spezifischen Energieverbrauch sowie weitere umweltrelevante Parameter wie die Menge an technischen Abfällen, auch „Engineered Waste“ genannt, die aus teilweise oder ganz verarbeitetem Material bestehen. Solche Abfälle entstehen beispielsweise, weil Produkte durch Feinbearbeitung erst im Lauf des Produktionsprozesses ihre endgültige Form erhalten. Die vier untersuchten Kernprozesse umfassen das Mischen des Materials, die Formgebung einschließlich der Vulkanisation, die Beschichtung sowie das Nachheizen. Auf das Materialgewicht bezogen erwies sich das Mischen in etwa so energieintensiv wie Formgebung und Vulkanisation. „Besonders überrascht hat uns aber, dass das Nachheizen fast so viel Energie verbraucht wie Formgebung und Vulkanisation“, sagt Schroiff.

Musterprodukte aus Fluorkautschuk und Polyamid 6.6

Abschließend übertrug das Freudenberg-Team die Ergebnisse auf zwei Musterprodukte, einen Simmerring aus Fluorkautschuk (FKM), wie er in Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau verwendet wird, sowie ein Gehäuseteil aus Polyamid 6.6, das mit einer Funktionsbeschichtung für elektromagnetische Abschirmung versehen ist. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede: Bei dem Simmerring verursachen Formgebung und Vulkanisation rund die Hälfte des gesamten fertigungsbedingten Energieaufwands. Die CO2-Emissionen können insgesamt um ein Drittel verringert werden, wenn ein optimiertes Formgebungsverfahren verwendet wird, das ohne Nachbearbeitung auskommt. Bei dem Gehäuseteil hat die Herstellung des Kunststoff-Materials einen deutlich höheren Anteil von rund 40 Prozent am Energieaufwand, rund ein Zehntel entfällt auf die Beschichtung. Auch in der Herstellung von Polyamid-Bauteilen entfällt ein wesentlicher Anteil der Gesamtemission auf das Material und eventuell die technischen Abfälle.

Auch wenn für eine Übertragung der Methodik noch viele Materialien und Prozesse detaillierter untersucht werden müssen, zeigt sich eine klare Tendenz: „In der Abfallvermeidung während der Produktion liegt der größte Hebel, um Bauteile klimafreundlicher herzustellen, solange wir zumindest noch fossile Energie nutzen“, erläutert Schroiff. Bereits heute setzt Freudenberg Sealing Technologies daher konsequent auf abfallvermeidende Produktionstechnik. Allein durch den Einsatz des Kaltkanal-Spritzgusses mit Nadelverschluss spart das Unternehmen bereits jährlich rund 70 Tonnen Abfall und emittiert 600 Tonnen weniger CO2.

<a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/laser-gravur-gegen-etikettenschwindel-2673722" target="_blank">Freudenberg</a>

Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG 

https://www.fst.com

FST bestimmt den CO2-Fußabdruck von Dichtungen.

2023-02-08 Freudenberg

Freudenberg Sealing Technologies bestimmt den CO2-Fußabdruck von Produkten aus Fluorkautschuk und Polyamid 6.6