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

Kunststoff Werkstoffe

Technische Kunststoffe

Thermoplaste

Duroplaste

Blasformen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Hochleistungskunststoffe

Extrudieren (KU)

INVISTA MOBIUS<sup> </sup>NPD555 FR erfolgreich in Thermal Runaway Tests

Polyimide (PI) können ihre Stärken besonders bei Anwendungen mit tribologischem Kontakt wie etwa Gleitlagerbuchsen ausspielen. Das Potenzial in diesem Bereich hat nun ein Forschungsprojekt der TU Kaiserslautern realitätsnah untersucht.

Polyimid sorgt bei Gleitlagern auch ohne Schmierung für einen geringeren Verschleiß

Polyetherketon

Polyimid

Tribologie

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Gleitlager

Maschinenelemente

Lager

Den Verschleiß reduzieren

ALKAZ Sp. z o.o. Sp. K.  

https://www.plastics.alkaz.pl/de

Extrusion

Spritzgießen

Lohnfertigung

Dienstleistungen

Teile nach Muster

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Gehäuse aus Kunststoff

Elektromechanik

Kühlkörper

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Werkzeug- und Formenbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Produkt- / Formteildesign

Software

Spritzgießmaschinen

Einpressverbindungen, Gewinde, Bolzen

Normteile

CAD Werkzeug-, Formenbau

Der Wechsel vom Verbrennungs- zum Elektromotor bedeutet für die Kunststoffindustrie einige Unwägbarkeiten. Elektrische Antriebe stellen teilweise gänzlich andere Anforderungen an die Materialien. Welche das konkret sind, kristallisiert sich mit der zunehmenden Verbreitung entsprechender Fahrzeuge immer stärker heraus. Ein Überblick über die wichtigsten Änderungen.

Nicht nur der Motor und die Energiebereitstellung verändern sich beim Übergang von Verbrennungs- auf Elektrofahrzeuge. Auch bei Materialien gilt es, neue Wege zu gehen 

Flammschutz, Wärmebeständigkeit und Kriechstromfestigkeit in Elektrofahrzeugen

Elektromotoren

Antriebe

Kfz-Elektronik

Elektronik

Elektromobilität

Mobilität

Kunststoffe

Photonik

Optik

Polyamide

Elektronische Bauelemente

Leistungselektronik

Antreiber der Elektromobilität

Die geba group entwickelt und produziert seit ihrer Gründung im Jahr 1986 für Geschäftskunden aus aller Welt innovative und individuelle Lösungen in Form von technischen Thermoplasten.

geba Kunststoffcompounds GmbH  

https://www.geba.eu

Biokunststoffe

Compound

Compoundeure

Handel

Kunststoff-Aufbereitung

Pigmente

Additive

Polyacetale

Polyacrylate

Polycarbonat

Polyester

Styrol-Copolymerisate

Viele Branchen treibt die Suche nach Materialien für gestiegene Leistungsanforderungen und verbesserte Kosteneffizienz an. Gleichzeitig rücken gesellschaftliche und ökologische Trends in den Vordergrund. Dazu zählen die Reduzierung der CO2-Emissionen und die Unterstützung einer alternden Bevölkerung. Wegen seiner Eigenschaften kommt dafür immer öfter der Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon zum Einsatz.

In kryogenen Anwendungen kann PEEK Fluorpolymere ersetzen. Advanced Engineering Valves nutzt ein PEEK von Victrex etwa für Dichtungen in Kugelventilen, die bei der Verflüssigung von Erdgas verwendet werden  © Advanced Engineering Valves

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Polyetheretherketon (PEEK): Leistungssteigender Ersatz für Metalle und andere Polymere

Elektronik-Fertigung

Mikroelektronik

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Medizintechnik

Medizinprodukte

Effizient auch in rauen Umgebungen

Die digitale Messe D-Expo Kunststoff des Carl Hanser Verlags startet am 10. November mit drei Live-Tagen. Viele branchenbekannte Aussteller und Institutionen unterstützen das Event rund um die Kunststofftechnik u.a. mit Vorträgen oder Interviews im Auditorium.

Raum für Interaktion zwischen Besuchern und Ausstellern: Die Lobby der D-Expo Kunststoff vom Carl Hanser Verlag

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Kunststoffe, biobasiert

Verbände, Institutionen, Messen

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Kunststoffe, bioabbaubar

Kunststoffhandel

Betriebstechnik für Kunststoffverarbeitung (Peripherie)

Kunststoff-Recycling

D-EXPO Kunststoff startet am 10. November 2020

Die erste Sitzung des Ausstellerbeirates bildete den Auftakt für die nächste K in Düsseldorf, die vom 19. bis 26. Oktober 2022 stattfinden wird.

Freuen sich bereits jetzt auf die K 2022 (v.l.): Erhard Wienkamp (Geschäftsführer Messe Düsseldorf), Petra Cullmann (Bereichsleiterin bei der Messe Düsseldorf), Ulrich Reifenhäuser (Vorsitzender Ausstellerbeirat K 2022) and Thomas Franken (Project Director für das Portfolio Plastics & Rubber)

Standardkunststoffe

Ausstellerbeirat traf sich erstmals in Düsseldorf

Fast 700 Unternehmen quer durch die Kunststoff-Wertschöpfungskette sind europaweit bereits Teil von Operation Clean Sweep (OCS) und tragen dazu bei, das Aufkommen von Kunststoffgranulaten in der Umwelt zu verringern. Dies geht aus dem nun veröffentlichten OCS-Fortschrittsbericht von Plastics Europe hervor.

Der jetzt erschienene Fortschrittsbericht informiert über das bisher Erreichte des OCS-Programms

Fluorkunststoffe

Recycling

Umweltmanagement

Füllstoffe für Kunststoffe

Verbände

kunststoffe.de

PlasticsEurope veröffentlicht Bericht von Operation Clean Sweep

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 

Personen

Geschäftsbereich bei Lanxess unter neuer Führung  

Innovationsvorsprung durch zukunftsweisende Technologiekonzepte. Die ENTEX Rust & Mitschke GmbH ist der führende Hersteller von Planetwalzenextrudern. Für die kontinuierlich weiterentwickelten Produkte und deren Zusatzsysteme besitzt ENTEX über 160 eingetragene Schutzrechte seit Gründung. Das Produktportfolio umfasst außerdem Temperiersysteme und Kalanderwalzen.

ENTEX Rust & Mitschke GmbH  

https://www.entex.de

Aufbereitungsmaschinen

Compoundieren

Polyethylenterephthalat

Silikone

Temperieren

Wärmebehandlung

Das Automobil der Zukunft soll möglichst wenig CO<sub>2</sub> 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

Polybutylenterephthalat

Glasfasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Leichtbau

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Alles auf Elektro?

Hochleistungspolymere wie Polyaryletherketone (PAEK) sind aufgrund ihrer teilkristallinen Struktur für Anwendungen mit hoher Wanddicke in der Regel nicht thermoformbar. Speziell entwickelte Varianten ermöglichen nun die Verarbeitung in diesem Verfahren.

Thermogeformtes Bauteil aus teilkristallinem PEKK: Durch das entwickelte Verfahren lassen sich sehr chemikalienbeständige Bauteile mit geringeren Kosten herstellen 

Spezielle Polymere ermöglichen das Thermoformen von PAEK-Bauteilen

Warmformen / Thermoformen

Automotive

Fahrzeugbau

Teilkristallin und dennoch thermoformbar

PEEK ist ein noch junger Hochleistungsthermoplast. Die kontinuierliche Weiterentwicklung ermöglicht anspruchsvolle Komponenten in fortschrittlichen Anwendungen der Automobil-, Elektronik-, Luftfahrt-, Lebensmittel-, Öl- und Gasindustrie sowie der Medizintechnik.

Additiv gefertigtes Versuchsbauteil einer Befestigung aus PAEK, links im Strangauftragsverfahren hergestellt, rechts mittels Lasersintern

20:7

Polyetheretherketon (PEEK)

Messe K-Kunststoffmesse

Zusätzliche Bereiche erschlossen

Polyarylsulfone sind für Einsatztemperaturen zwischen –100 bis 200 °C geeignet und besitzen günstige Brandeigenschaften. Sie weisen eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Reißdehnung auf und sind gegen viele Chemikalien beständig.

Reflektoren von Automobilscheinwerfern aus PESU

Polyphenylensulfid und Polyarylsulfone

Polyarylsulfone (PSU, PSU+ABS, PES, PPSU)

Polytetrafluorethylen, besser bekannt unter dem Markennamen Teflon, ist der wichtigste Fluorkunststoff und zählt zu den Thermoplasten.

Polytetrafluorethylen ist der wichtigste Fluorkunststoff. Er ist extrem unpolar, die Elektronen sind gleichmäßig über die Polymerkette verteilt. Das ist der Grund für die extrem guten Antihaft-Eigenschaften. Das macht Polytetrafluorethylen zu einem der wichtigsten Kunststoffe für die heimische Küche – wobei sich auch abseits von Pfannen und Töpfen diverse Anwendungen finden.

Polytetrafluorethylen (PTFE) ist der am meisten eingesetzte Fluorkunststoff und hat sich aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften als unverzichtbarer Werkstoff in der modernen Industriegesellschaft etabliert.

Das vorliegende Kunststoffe-Basic gibt einen Überblick über Geschichte, die Herstellung und die Eigenschaftsprofile von PTFE ein. Darüber hinaus werden Verarbeitungsverfahren erläutert und Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt. Der Beitrag widmet sich zudem den Auswirkungen von Polytetrafluorethylen auf Mensch und Umwelt.

Polytetrafluorethylen (PTFE), auch bekannt unter dem Markennamen Teflon von der Firma DuPont, ist ein teilkristalliner Fluorkunststoff. Da es beim Erwärmen in der Regel nicht schmelzbar-flüssig, sondern gummiartig weich wird, zählt PTFE zu der Gruppe der Thermoplasten.

Entgegen einer weitläufigen Meinung ist Polytetrafluorethylen kein Nebenprodukt der Raumfahrt. Diese begann erst 1957. PTFE wurde dagegen bereits 1938 von Dr. Roy Plunkett entdeckt – und zwar durch Zufall. Der US-Chemiker arbeitet damals als Wissenschaftler bei DuPont und war eigentlich auf der Suche nach dem optimalen Kältemittel für Kühlschränke. Er versuchte sein Glück mit gasförmigem Tetrafluorethylen (TFE). Eines Morgens fand er in einer Flasche jedoch nur noch weiße Krümel; das Gas hatte sich in PTFE umgewandelt. Nach seinem Entdecker heißt das noch heute gebräuchliche Herstellungsverfahren Plunkett-Verfahren.

Polytetrafluorethylen wird aus chloriertem Kohlenwasserstoff (Chloroform) durch partielle Fluoridierung (= teilweise Zugabe von Fluoriden) hergestellt, wobei zunächst die Gase Chlordifluormethan und Tetrafluorethylen erzeugt werden.

Tetrafluorethylen wird anschließend unter hohem Druck in wässriger Phase polymerisiert. Als Initiatoren dienen Peroxide. Da die Reaktion stark exotherm ist und sich die Monomereinheiten bei hohen Temperaturen leicht explosiv zersetzen, erfolgt die Polymerisation als Suspension oder Emulsion.

Das Polymer fällt nach dem Filtrieren, Waschen und Trocken als verhältnismäßig grobes Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 600 µm an. Es kann bereits in dieser Form weiterverarbeitet werden, lässt sich aber auch problemlos zu einer Korngröße von 35 µm vermahlen. PTFE-Teilchen des Suspenions-Polymerisats sind schwammig, porös.

Es werden auch Polytetrafluorethylen-Compounds hergestellt, welche mit Füllstoffen, zu Beispiel Glas, Kohle, Graphit, Bronze oder organischen Füllstoffen, versehen sind.

Der Werkstoff PTFE besitzt eine Reihe spannender Eigenschaften: Polytetrafluorethylen überzeugt insbesondere durch seinen hohen Temperaturanwendungsbereich sowie seine Licht- und Witterungsbeständigkeit. PTFE ist zudem extrem hitzebeständig. Auch Laugen, Alkohole, Ketone, Benzine, Öle, organische und mineralische Säuren haben dem Kunststoff nichts entgegenzusetzen. PTFE ist praktisch unbrennbar (UL 94 V-0)

Ausgezeichnet sind zudem sämtliche elektrischen Isoliereigenschaften; aufgrund seiner unpolaren Struktur ist PTFE bestens für die Hochfrequenztechnik geeignet. Auch die Kriechstromfestigkeit ist sehr gut. Die mechanischen Eigenschaften hängen von den Verarbeitungsbedingungen (Kristallinität) und Zusatzstoffen ab.

<tr><td>Eigenschaft</td><td>Einheit</td><td>Wert</td></tr><tr><td>Dichte</td><td>g/cm³</td><td>2,13 - 2,23</td></tr><tr><td>Nominelle Bruchdehnung</td><td>%</td><td>>50</td></tr><tr><td>Zug E-Modul</td><td>MPa</td><td>400 - 750</td></tr><tr><td>Reißfestigkeit</td><td>MPa</td><td>20 - 40</td></tr><tr><td>Schmelztemperatur</td><td>°C</td><td>325 - 335</td></tr><tr><td>Wärmeleitfähigkeit</td><td>W/m*K</td><td>0,24</td></tr><tr><td>Wärmekapazität</td><td>J/g*K</td><td>0,96</td></tr><tr><td>Frostbeständigkeit</td><td>°C</td><td>-270</td></tr><tr><td>Dielektrizitätszahl</td><td>-</td><td>2,1</td></tr><tr><td>Transparenz</td><td>-</td><td>opak (undurchsichtig, lichtundurchlässig)</td></tr>

Polytetrafluorethylen lässt sich nicht nach den üblichen Verfahren für die Formung von Thermoplasten verarbeiten. PTFE kann nur gepresst oder gesintert werden. Spritzguss oder Extrusion ist nicht möglich. PTFE-Pulver wird als Dispersion oder Paste verarbeitet. Möglich sind darüber hinaus:

<ul><li>Kleben (nur nach Vorbehandlung)</li><li>Schweißen</li><li>Spanende Bearbeitung</li></ul>

Die bekannteste Verwendung von Polytetrafluorethylen ist wahrscheinlich die Antihaftbeschichtung für Bratpfannen, Backformen und Bügeleisen. Hierbei kommt insbesondere zu Tragen, dass PTFE temperaturbeständig ist. Aber auch außerhalb des Haushalts finden sich für Polytetrafluorethylen genügend Verwendungsmöglichkeiten.

<tr><td>Branche</td><td>Anwendung</td></tr><tr><td>Architektur und Bauwesen</td><td>Auf- und Gleitlager zum Verschieben von Bauwerken (zum Beispiel Brücken), PTFE-Beschichtungen auf ungewobenen Glasfasern für Zelte</td></tr><tr><td>Maschinen- und Fahrzeugbau</td><td>Lager, Dichtungen, Gewindedichtbänder, Dehnungselemente, Faltenbeläge, Kolbenringe, Armaturen</td></tr><tr><td>Elektrotechnik</td><td>Elektrische Isolierteile, Schalterteile für Hochspannung, Draht- und Kabelisolierungen</td></tr><tr><td>Chemische Industrie</td><td>Auskleidungen für Behälter, chemische Apparate, Ventile, Hähne, Pumpen, Filterkörper</td></tr><tr><td>Luft- und Raumfahrt</td><td>Verkleidung von Kanten und Gleitkufen, Kabelisolierung, Kraftstoffschläuche</td></tr>

Beim expandierten (gestreckten) Polytetrafluorethylen (ePTFE) sind die Molekülfasern orientiert. Es lässt sich beispielsweise zu Folien verarbeiten, bekannt ist unter anderem der Handelsname Gore-Tex. Dabei handelt es sich im Grunde um eine mikroporöse Membran, die zwar Wasserdampf durchlässt, aber kein flüssiges Wasser – ideal für Funktionstextilien.

Insbesondere im Zusammenhang mit der Teflonpfanne hört man oft, dass Polytetrafluorethylen krebserregend sei. Dafür müsste es jedoch erst einmal in den Körper gelangen, was nur bei einer beschädigten Pfanne möglich ist. Dann kann sich Teflon beziehungsweise PTFE tatsächlich ablösen und gelangt über die zubereiteten Lebensmittel in den menschlichen Organismus. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) gibt hier jedoch Entwarnung: Da Polytetrafluorethylen reaktionsträge ist, verdaut unser Körper die verschluckten Teilchen nicht, sondern scheidet sie unverändert wieder aus. Es ist deshalb von keiner Gesundheitsgefahr auszugehen. Mittlerweile sind zudem viele Teflonpfannen mit Keramikpartikeln verstärkt und sind deshalb härter, zerkratzen nicht so schnell und Teilchen lösen sich langsamer ab.

Die zweite potenzielle Gefahrenquelle: Wird eine Teflonpfanne hoch erhitzt, können sich giftige Gase bilden. Für Menschen sind die Dämpfe jedoch erst ab einer Temperatur von etwa 360 Grad Celsius gefährlich. Dann können sie grippeähnliche Symptome auslösen, die als Polymer- oder Teflonfieber bekannt sind. Beim haushaltsüblichen Gebrauch bilden sich jedoch keine giftigen Gase, da heißes Öl bereits ab etwa 200 Grad Celsius anfängt zu rauchen und auch die Lebensmittel in der Pfanne bereits verbrennen würden, bevor die 360 Grad erreicht wären. Das BfR gibt zudem an, dass die freigesetzten Dämpfe so gering seien, dass man eine gesundheitliche Gefährdung ausschließen kann.

Auch wenn von PTFE keine Gesundheitsgefährdung durch Dämpfe oder Schlucken ausgeht, hat der Fluorkunststoff neben den vielen Vorteilen auch Nachteile: Bei der Herstellung werden giftige Schadstoffe eingesetzt, die die Umwelt belasten.

Hinzu kommt: Polytetrafluorethylen kann bei der Entsorgung nur verbrannt werden. Dabei entsteht giftige Flusssäure, die in den Verbrennungsanlagen neutralisiert werden muss. Die gute Nachricht: Es wird bereits an Möglichkeiten für das Recycling gearbeitet. Im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes hat die Universität Bayreuth gemeinsam mit der Firma Dyneon und dem Forschungsinstitut Invertec ein Verfahren zur Depolymerisation entwickelt. Hierbei werden Fluorpolymere (PTFE) mit Ausbeuten von über 90% wieder in ihre Monomere zerlegt.

<ul><li>Weitere Handelsnamen von Polytetrafluorethylen sind Algoflon (Solvay Plastics), Dyneon PTFE (Dyneon 3M-Europe), Fluoan (Asahi) und Polyflon (Daikin)</li><li>Neben der Pulverform ist PTFE auch als Rundmaterial (gepresste Rundstäbe) erhältlich.</li><li>Colette, die Ehefrau des französischen Chemikers Marc Grégoire, kam 1954 auf die Idee, Pfannen und Töpfe mit Teflon zu beschichten. Gemeinsam verkauften sie diese an Restaurants. Und zwar ziemlich erfolgreich: Bereits zwei Jahre später gründeten sie das Unternehmen Tefal.</li><li>In den Mars-Rovern Spirit und Opportunity sind Komponenten aus PTFE verbaut.</li></ul>

[1] Kaiser Wolfgang: Kunststoffchemie für Ingenieure – Von der Synthese bis zur Anwendung, 4. Auflage, ISBN 978–3–446–44638–0, Carl Hanser Verlag, München (2016)

[2] Baur E., Osswald T., Rudolph N.: Saechtling Kunststoff Taschenbuch, 31. Auflage, ISBN 978–3–446–43442–4, Carl Hanser Verlag, München (2013)

[3] Ökotest: „Ist Teflon giftig oder nicht?“ unter <a href="https://www.oekotest.de/gesundheit-medikamente/Teflonpfanne-Ist-Teflon-giftig-oder-nicht_11542_1.html" target="_blank">https://www.oekotest.de/gesundheit-medikamente/Teflonpfanne-Ist-Teflon-giftig-oder-nicht_11542_1.html</a>

[4] Invertec: „Pilotprojekt: Recycling von Fluorpolymeren (PTFE)“ unter <a href="https://www.invertec-ev.de/projekte/umwelt-ressourcen-schonung/ptfe-recycling/" target="_blank">https://www.invertec-ev.de/projekte/umwelt-ressourcen-schonung/ptfe-recycling/</a>

Druckschläuche auf PTFE-Basis kommen beispielsweise in Rauchgas- Entschwefelungsanlagen zum Einsatz

Polytetrafluorethylen (PTFE)

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