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

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Verbesserungen bei Materialien und  der Verarbeitung

Lanxess hat ein halogenfrei flammgeschütztes und hydrolysestabilisiertes Polybutylenterephthalat-Compound (PBT) für Hochvoltstecker in Elektroautos entwickelt.

Wegen seinem hohem Durchgangswiderstand und seiner Kriechstromfestigkeit eignet sich das PBT-Compound gut für Stecker in Elektrofahrzeugen.

Polybutylenterephthalat

Elektromobilität

Mobilität

Sichere Stecker für die Elektromobilität

Ein Schwerpunkt des K-Messeauftritts von Lanxess sind in diesem Jahr Materialien für die Elektromobilität. Darunter ist etwa ein halogenfrei flammgeschütztes, hydrolysestabilisiertes PBT-Compound mit sehr guten elektrischen Eigenschaften.

Der Demonstrator eines seriennahen Gehäuses für die Batterien von Elektrofahrzeugen ist eines der Highlights am Stand von Lanxess. 

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Demonstrator für Batteriegehäuse von E-Autos

Der PBT-Weltmarkt hat sich von den Folgen der Coronapandemie gut erholt. Die Produktentwicklungen bei dem Werkstoff werden von den Trends Digitalisierung, Elektromobilität und Nachhaltigkeit vorangetrieben, wie zahlreiche spannende Neuheiten zeigen.

PBT-Compounds sind für die Elektromobilität sehr gefragt, unter anderem für Bauteile der Batterie, des elektrischen Antriebsstrangs und der Ladeinfrastruktur. 

Polybutylenterephthalat (PBT): Produkte mit Zusatznutzen gefragt

Elektromobilität und Nachhaltigkeit treiben das Wachstum

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

Streifinger, Florian

Polyvinylchlorid

Standardkunststoffe

Polyethylenterephthalat

Kunststoff-Rezyklat

„Wir teilen den Optimismus von  Wirtschaftsminister Altmaier nicht“

Der weltweite Verbrauch von PBT als technischer Kunststoff lag 2012 bei rund 830000 t. Es wird erwartet, dass der Bedarf in den kommenden Jahren weiter um jeweils etwa 5 % wächst.

Polybutylenterephthalat (PBT)

Marktentwicklung Polybutylenterephthalat (PBT)

PBT zeichnet sich durch sehr gute Maßbeständigkeit und Maßhaltigkeit, sehr geringe Kriechverformungsneigung und hohe Abriebfestigkeit aus. Im Vergleich zu PET besitzt teilkristallines PBT etwas geringere Festigkeit und – vor allem bei tiefen Temperaturen – bessere Schlagzähigkeit.

Strukturformel von PBTStrukturformel von PBT

16:9

Polybutylenterephthalat (PBT) – Eigenschaften und Anwendung

Die Umsetzung von Serienanwendungen im Lasersintern wird gegenwärtig noch durch eine unzureichende Materialvielfalt gehemmt. Viele wichtige Konstruktionswerkstoffe aus der traditionellen Kunststoffverarbeitung waren für das Verfahren bisher nur eingeschränkt verfügbar. PA 66 und PBT erweitern das Einsatzgebiet des Lasersinterns erheblich und zeigen in vielen Fällen bessere Eigenschaften als klassische PA-11- und PA-12-Materialien.

Als temperaturbeständiger und flammwidriger Werkstoff mit hohen mechanischen Kennwerten eröffnet PA 66 neue Applikationsmöglichkeiten für das Lasersintern, wie beispielsweise die Anwendung als Sensorhalterung 

Lasersintern mit PA 66 und PBT

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Verfahren für die additive Fertigung

Pulverbettverfahren

Additive Fertigung

Vom Spritzgießen in den 3D-Druck

Profile aus Hart-PVC haben viele Vorteile: Sie sind gut extrudierbar, preiswert und verfügen bei geeigneter Additivierung über eine hohe UV-Beständigkeit. Bei den erforderlichen mechanischen und thermischen Eigenschaften stößt PVC jedoch gelegentlich an seine Grenzen. Umgehen lassen sich diese Schwächen durch Coextrusion mit einem PBT-Blend.

Reichen die Eigenschaften von reinen PVC-Rohren nicht mehr aus, bieten sich mit PBT coextrudierte Varianten an. Bei ihnen fallen etwa die thermische Ausdehnung und der Nachschrumpf bei Erhitzung geringer aus.

Coextrusion von PVC mit modifiziertem PBT-Blend verbessert die Mechanik von Profilen

Extrusion

Rohr- und Profilextrusion

Die Grenzen von PVC erweitern

Alternative Antriebe, autonomes Fahren und der Wunsch nach einer höheren Nachhaltigkeit wirken sich auf das Design von Automobilen aus. Auch der Innenraum der Fahrzeuge erfährt eine deutliche Veränderung. Instrumententafeln verwandeln sich in Entertainment-Einheiten und in Bildschirme für Videokonferenzen.

Das USB-Steckverbindersystem ermöglicht Platzeinsparungen von bis zu 60 %. Das verwendete PBT erlaubt enge Toleranzen unabhängig von den Umgebungsbedingungen.

Kfz-Elektronik

Steckverbinder

Elektromechanik

PBT für USB-Steckverbinder

Vor allem die Elektromobilität, aber auch viele andere Elektroanwendungen, stellen verschärfte Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften von Thermoplasten. Das wirft die Frage auf, ob die in diesem Bereich üblicherweise eingesetzten Polymere diese noch erfüllen können.

Wie gut eignen sich Polyamid und Polybutylenterephthalat für Hochvoltanwendungen?

Leistungselektronik

Gegen den Strom

Der Distributor Ultrapolymers bietet ab sofort lasertransparente, schwarz eingefärbte Polybutylenterephthalate (PBT) von Mitsubishi Engineering-Plastics an.

Neue Novaduran PBT- und PBT-Blend-Typen kombinieren gute Lasertransparenz mit hoher Langzeit-Farbstabilität.

Schwarz, lasertransparent und langzeitstabil

DSM verkauft seinen Engineering-Polymers-Bereich an Lanxess und den Finanzinvestor Advent. Lanxess bringt außerdem sein PA- und PBT-Geschäft in das Joint Venture ein.

Lanxess lagert seine technische Kunststoffsparte in das Joint Venture aus.

Wirtschaft

Lanxess und Advent kaufen technische Kunststoffsparte von DSM

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)

Weiterentwickeltes Laser-Stumpfschweißen zum Fügen hochwandiger und  materialgleicher Bauteile

Halbleiterlaser, Diodenlaser

Photonik

Laserschweißanlagen

Verbindungstechnik

Schweißanlagen

Polymethylmethacrylat

Polycarbonat

Von den Enden her geschweißt

Automatisierte Laserprozesse stellen eine Möglichkeit dar, bei der Reparatur von carbonfaserverstärkte Kunststoffen (CFK) eine stärkere Automatisierung zu realisieren.

Stufenschäftung in einem Vorflügel-Demonstrator: Das Schäften stellt eine Herausforderung bei der Reparatur von CFK dar

Automatisierte Reparatur von carbonfaserverstärkten Kunststoffen

Kohlenstofffasern / -matten

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Faserverbundwerkstoffe

Laser statt Handarbeit

Schneller geschweißt bei besserer Leistung

Auf der K 2022 zeigt DuPont Polybutylenterephthalat (PBT) mit hoher Lasertransmission. Die Typen entstammen der Crastin-Produktreihe des Unternehmens.

Mit ihnen soll sich die Produktion von Automobilkomponenten beschleunigen und die Leistung von Steckern, Sensoren, ADAS-Systemen und anderen empfindlichen elektrischen Komponenten verbessern lassen.

„Die Crastin-PBT-Laserschweißlösungen erfüllen den Bedarf der Industrie nach Werkstoffen, die für das schnelle Laserschweißen optimiert sind, und bieten gleichzeitig eine deutlich verbesserte Hydrolysebeständigkeit und Dimensionsstabilität“, erklärte Kelvin Tseng, Commercial Director Automotive bei DuPont Mobility & Materials.

Das Laserschweißen ist in der Automobil- und Elektronikindustrie eine weit verbreitete Verbindungstechnik für empfindliche und kleine Anwendungen. Da bei diesem Verfahren die Bauteile nicht erhitzt werden und bei der Produktion nicht vibrieren, lassen sich Schäden an den internen Präzisionskomponenten vermeiden. Die Laserschweißgeräte haben sich außerdem weiterentwickelt, wodurch sehr kurze Zykluszeiten möglich sind.

DuPont bietet die neuen PBT in drei Varianten an, um Herstellern eine flexible Auswahl zwischen Laserdurchlässigkeit, geringem Verzug sowie Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit zu bieten. Eine der Varianten bietet beispielsweise eine um bis zu 200 % verbesserte Lasertransmission im Vergleich zum Industriestandard. Das sorgt für eine sehr gute Verbindung bei kurzen Zykluszeiten. Eine andere Type bietet eine verbesserte Hydrolysebeständigkeit, während sie gleichzeitig eine sehr gute Laserübertragung unterstützt. Die dritte Variante verfügt über eine geringe Verzugsneigung in Verbindung mit einer sehr guten Laserübertragung. Sie ist deshalb besonders geeignet für Sensoren und Elektronikgehäuse, die hohe Anforderungen an die Dimensionsstabilität stellen. Sie verfügt DuPont zufolge ebenfalls über die erforderliche Hydrolysebeständigkeit.

„Bisherige Materialien für das Laserschweißen weisen eine geringe Hydrolysebeständigkeit auf. Unsere neuen Lösungen verbessern sowohl die Laserübertragung als auch andere Eigenschaften wie die Hydrolysebeständigkeit. Für unsere Kunden bedeutet das einen Mehrwert sowohl bei der Herstellung als auch bei der Produktleistung“, sagte Miles Wang, Leiter der Anwendungsentwicklung bei DuPont Mobility & Materials.

Lasertransparenz ist eine wichtige Materialeigenschaft beim Laserschweißen. Die entwickelten PBT bieten darüber hinaus noch weitere Zusatznutzen.