Gewichts- und Kosteneinsparungen sind in der Luftfahrt stark gefordert. Das gilt nicht nur für verbaute Komponenten, sondern auch für Nutzgegenstände wie Tabletts. Eine Möglichkeit, das Gewicht zu reduzieren, stellen Polymerschäume dar. Allerdings lässt bei ihnen oft die Oberflächengüte zu wünschen übrig. Mit den richtigen Anpassungen können jedoch hochwertige Oberflächen erzeugt und auch noch die Ökobilanz deutlich verbessert werden.

Die Tabletts der Lufthansa bestehen gegenwärtig aus ABS. Durch ein geschäumtes PP-Compound können die Kosten verringert und die Ökobilanz verbessert werden

Polypropylen-Integralschaum ersetzt ABS

Schaumspritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießen

Compound

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

Schaumstoffe und Vorprodukte

Kunststoffe

Photonik

Optik

Schaumstoffe

Polypropylen-Compound

Polypropylen

Kunststoffe, bioabbaubar

Mit geringerem CO2-Fußabdruck  servieren

Duroplaste bestechen durch ihre mechanische Stabilität, gute Medienbeständigkeit und flammhemmende Wirkung. Gegenüber Hochleistungsthermoplasten weisen sie allerdings meist eine höhere Dichte auf und erhöhen damit bei einer direkten Substitution das Bauteilgewicht. Duroplastschäume könnten dieses Problem lösen, bisher gibt es jedoch noch kein serienreifes Verfahren für deren Herstellung im Schaumspritzgießen. Zwei dafür mögliche Verfahren wurden nun im Projekt FoamSet entwickelt.

Bild 4. Duroplast-Schaum aus einem atmenden Werkzeug: Die Kunststoffmatrix erscheint in hell, die Schaumporen in Schwarz. Gut zu erkennen ist die Abgrenzung zwischen Randschicht und geschäumtem Kern  

Schaumspritzgießen von Duroplasten

Duroplast-Spritzgießen

Duroplaste

Verfahren zum Duroplast-Schäumen

Im Gegensatz zu Thermoplasten werden Duroplaste selten geschäumt. Das liegt unter anderem daran, dass bisher noch wenige serienreife Verfahren zur Herstellung von Duroplastschäumen existieren. Auch beim Schaumspritzgießen fehlt ein solches bisher. In einem Forschungsprojekt wurde nun ein derartiges Verfahren entwickelt und auch untersucht, wie sich die Struktur des Schaums gezielt einstellen lässt.

Teil 2 des Artikels beschäftigt sich mit Designparametern für das Schaumspritzgießen von Duroplasten

Duroplastische Werkstoffe

Duroplastschäume nach Maß

Schaumspritzgießen ist ein Verarbeitungsverfahren zur Serienproduktion von geschäumten Kunststoffteilen, welches ein zunehmendes Interesse und Verwendung in der Industrie erlangt. Jedoch sind die Anwendungen aufgrund unzureichender Kenntnisse der Prozessführung und der mechanischen Eigenschaften, der begrenzten Nutzung des Leichtbaupotentials sowie eingeschränkter Oberflächenqualitäten begrenzt. Alle diese Nachteile sind mit der Zellstruktur verbunden. Die Strukturmerkmale wie Randschichtdicke, Zellgröße, Dichte und Homogenität werden während des Verfahrens ausgebildet. Daher ist die Kontrolle der Zellbildungsmechanismen der Schlüssel, um den Einschränkungen entgegenzuwirken und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren.

Spritzgießsimulation

Software

Simulation

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Controlling cellular structure in thermoplastic foam injection molding – influence of processing and mold technologies

Neben einer einfachen und kostengünstigen Fertigung von Kunststoffbauteilen rückt zunehmend auch deren CO<sub>2</sub>-Fußabdruck und Recyclingfähigkeit in den Fokus. Für die Herstellung von Sichtbauteilen mit angenehmer Haptik wird deshalb nach Alternativen in der Produktion gesucht.

Schäume aus TPE verfügen über eine angenehme und weiche Oberfläche. Mit einem entsprechenden Produktionsverfahren lassen sie sich außerdem effizient herstellen und bieten dadurch Vorteile bei der Klimabilanz.

Fertigung von weichen Sichtbauteilen in einem einstufigen Prozess

Thermoplastische Elastomere

Kfz-Elektronik

Elektronik

Mit Hochdruck zum perfekten Schaum

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

16:9

Zwei neue Polyamid-Typen sollen technische Bauteile wirtschaftlicher machen

Polyamide

Technische Kunststoffe

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Fortschrittlicher Metallersatz

Der POM-Markt wächst robust um ungefähr 4,5 % jährlich. Hauptabnehmer sind die Automobil- und die E&E-Industrie. Entwicklungsschwerpunkte sind emissionsarme, reibungsreduzierte, mit Metalldetektoren nachweisbare und sehr schlagzähe Typen.

Förderketten und -bänder aus einem kundenspezifisch entwickelten, reibungs- und verschleißarmen POM-Homopolymer von DuPont ermöglichen eine hohe Produktivität bei gleichzeitiger Ressourcenschonung durch die Einsparung von Wasser und Energie

20:7

Polyoxymethylen (POM)

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Polyoxymethylen

Entwicklung mit hohen Anforderungen

Die sehr guten ästhetischen und mechanischen Eigenschaften von Styrol-Polymerisaten werden durch unterschiedliche Blendpartner umfangreich erweitert. Neuentwicklungen gibt es hinsichtlich witterungsbeständiger Typen, Laserstrukturierung und Faserverstärkung.

Der Kühlergrill des Peugeot 208 wird im Heißprägeverfahren aus dem Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA) Luran S 778 T gefertigt. Das Material ist vorgefärbt unlackiert und für langlebige Außenanwendungen geeignet

Styrol-Copolymerisate

Gehäuse aus Kunststoff

Elektromechanik

Kühlkörper

Polystyrol

Polystyrol-Platten

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Hohe Flexibilität durch Blendpartner

Auch bei ABS treibt die Nachfrage aus China das Wachstum an. Insbesondere der Markt für Haushaltsgeräte und Elektro- und Elektronikartikel könnte dafür verantwortlich sein. Neuentwicklungen sind unter anderem glasfasergefüllte Typen und effizientere Weißeinfärbungen.

Ein indischer Zweiradhersteller setzt für die Verkleidungsbauteile einer neuen Motorrollerserie ABS-Typen ein, die sich besonders gut lackieren lassen

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

Polyacrylate

Polyacrylnitril

Gute Eigenschaften, wertige Oberfläche

Der globale Markt für PMMA profitierte von einer steigenden Nachfrage. Allerdings dämpften anhaltende Rohstoffengpässe das Ergebnis. Das trieb zudem den Preis für PMMA nach oben.

Geringerer Energieverbrauch, besseres Pflanzenwachstum: Ein Unternehmen aus den Niederlanden baut, mithilfe von Linsenoptiken aus den PMMA-Formmassen Plexiglas,  funktionale Gewächshäuser

Polymethylmethacrylat (PMMA)

Flachfolien- und Plattenextrusion

Extrusion

Polymethylmethacrylat

Platten

Rohstoffengpässe treiben den Preis

PET-Flaschen können zu neuen Lebensmittelverpackungen rezykliert werden. Rückholsysteme und Recyclingverfahren sind seit Langem großtechnisch etabliert. Dennoch steht PET in der Kritik.

 Aus Preforms blasgeformte Flaschen gehören zu den Produkten, die sich aus PET-Rezyklat fertigen lassen. Etwa zwei Drittel des PET-Rezyklats wird zu Folien, Sekundärverpackungen wie Umreifungen oder Trägern sowie zu Fasern, besser bekannt als Fleece, verarbeitet

Polyethylenterephthalat (PET)

Verpackungsmaterial

Logistik

Recycling

Umweltmanagement

Polyethylenterephthalat

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Paradewerkstoff der Kreislaufwirtschaft

Einer der besonders vielfältig einsetzbaren Polyester ist Polybutylenterephthalat. Der spritzgießfreundliche teilkristalline Werkstoff steckt in zahlreichen technischen Produkten.

Hochvoltsteckverbinder für batteriebetriebene PKWs sind prädestiniert für den Einsatz von PBT

Polybutylenterephthalat (PBT)

Polybutylenterephthalat

Anspruchsvolle Bauteile für E-Mobilität

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

Polyamid (PA)

PA-6-Compounds ersetzen PA 66

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

Glasfasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Leichtbau

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Hochleistungskunststoffe

Alles auf Elektro?

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

Standardkunststoffe

Füllstoffe für Kunststoffe

Verbände

PlasticsEurope veröffentlicht Bericht von Operation Clean Sweep

Asahi Kasei Europe eröffnet Schaumstofflabor in Düsseldorf

Die Lokalisierung des technischen Supports und der Produktentwicklung in Europa ist der nächste Schritt des Unternehmens bei der Geschäftsexpansion seiner Hochleistungs-Partikelschaumstoffe der SunForce-Familie.

Kernstück des neuen Labors ist die Schäumanlage, auf der vor Ort Testmuster des auf technischen Kunststoffen basierenden Partikelschaumstoffs SunForce für die europäischen Kunden hergestellt werden. Die SunForce-Typen bestehen aus modifiziertem Polyphenylenether (mPPE) und Polyamid (PA) und sind ein Schlüsselelement der Geschäftsexpansion von Asahi Kasei in Europa. Yoshito Kuroda, General Manager R&D bei Asahi Kasei Europe: „Das neue Labor ist der nächste Meilenstein für uns, um einen schnelleren lokalen Support zu realisieren und flexibler auf die Bedürfnisse unserer europäischen Kunden reagieren zu können.“

Lokale Entwicklung von recycelbaren Werkstoffen

Das mPPE-basierte SunForce BE ist das erste Material seiner Art, das mit UL94 V-0 zertifiziert wurde. Dazu bietet es eine hohe Formbeständigkeit und Verarbeitbarkeit sowie eine überragende Wärmedämmung, die das Material für den Einsatz in EV-Batteriemodulen empfiehlt. Das Polyamid-basierte SunForce AS überzeugt mit einer hohen Hitzebeständigkeit (190 °C/30 Min.) und der materialtypischen Öl- und Chemikalienbeständigkeit. Beiden Partikelschaumtypen gemein sind die sehr guten Haftungseigenschaften im Zusammenspiel mit Metallen, kohlenfaserverstärkten Kunststoffen oder auch Fasermaterialien. Ihre Eigenschaften eröffnen neue Anwendungsbereiche, die für herkömmliche Schaumstoffe bislang nicht möglich waren. Die neue Einrichtung wird sich außerdem auf die Entwicklung von SunForce-Typen mit verbesserter Recyclingfähigkeit konzentrieren.

Das Labor befindet sich im Asahi Kasei Europe R&D Center im Düsseldorfer Hafen. Neben der neuen Anlage für SunForce bietet das F&E-Zentrum Sortenentwicklung und Kundenberatung in den Bereichen technische Kunststoffe, synthetischer Kautschuk sowie für Batterie- und Beschichtungsmaterialien. Asahi Kasei Europe wird SunForce vom 3. bis 5. Mai auf der JEC World in Paris ausstellen.

Asahi Kasei Europe GmbH  

https://www.asahi-kasei.eu

Asahi Kasei Europe hat in seinem Düsseldorfer Forschungs- und Entwicklungszentrum ein Labor für geschäumte Kunststoffe eröffnet.

Batteriezellenhalter aus SunForce BE und SunForce AS