Formulierungen für Kunststoffe diversifizieren sich immer mehr

Polymere aus dem All lassen grüßen

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Eine Fülle neuer Werkstoff-Formulierungen erwarten den Besucher auf der Kunststoffmesse K. Highlight ist jedoch die Sonderschau über Polymeranwendungen in der Raumfahrt und ihre Spin-offs auf der Erde. Dazu gehört ein leichtes und sehr stabiles „Spacehouse“, das für eine Marsmission bestimmt ist, aber auch in Erdbebengebieten eingesetzt werden könnte.

Von unserem Redaktionsmitglied Olaf Stauß olaf.stauss@konradin.de

Kunststoffe sind Hochleistungswerkstoffe, die auch extreme Anforderungen erfüllen können. Kein Anwendungsbereich ist tabu. Davon können sich jetzt die Besucher der K 2001 überzeugen, wenn sie die Sonderschau „Kunststoffe im Weltall – Problemlöser für die Erde“ aufsuchen. Sie wird gemeinsam vom Verband Kunststofferzeugende Industrie (VKE), der Association of Plastics Manufacturers in Europe (APME), der European Space Agency (ESA) und der Messe Düsseldorf organisiert. Die vier Veranstalter richten dazu einen doppelstöckigen Stand auf 350 m² Fläche in Halle 6 ein, in der zugleich fast alle großen Rohstoff-Anbieter vertreten sind. Der Besucher soll etwas erleben, so der Wille der Veranstalter – und davon profitieren: Demonstrationen, Filme und Exponate zeigen Materialien, Anwendungen und Verfahren, die ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt worden sind und nun auf der Erde zum Einsatz kommen (oder kommen können). Beispielsweise schützen mehrlagige Isolations-Foliensysteme die Satelliten vor Temperaturdifferenzen von bis zu 400 K. Solche Systeme isolieren jetzt die supra-leitenden Magnetspulen in Computer-Tomographen, die mit flüssigem Helium gekühlt werden und die erforderlichen Magnetfelder erzeugen. „Wir verstehen die Schau nicht als Plädoyer für die Weltraumforschung“, betont Wolfgang Sütterlin, Vorsitzender des Konzeptionsausschusses und bis zu seiner Pensionierung im letzten Jahr Europa-Chef für Kunststoffe bei der Bayer AG, Leverkusen. „Im Gegenteil: Anhand der Weltraum-Entwicklungen wollen wir zeigen, dass Kunststoffe keine Ersatz-Werkstoffe sind, sondern außergewöhnlichen Ansprüchen gerecht werden können. Und wir wollen auf die interessanten Technologietransfer-Möglichkeiten aufmerksam machen.“
Besucher können sich bei den Technologiefirmen direkt über potenzielle Anwendungsmöglichkeiten informieren. Als Beispiel nennt Sütterlin die Wittmann Kunststoffgeräte GmbH, Wien, die einen Entnahmeroboter für Spritzgussteile präsentiert. Der Roboter muss mit den schnellsten Zyklen der Spritzgießmaschine mithalten können. Das gelingt ihm bei geringem Energieverbrauch nur durch einen sehr leichten Arm aus einem Kohlefaserkomposit, das ursprünglich für den Weltraum entwickelt worden ist. Weitere Beispiele sind CfK-Stäbe mit integrierten Piezo-Reglern, die Stör-Schwingungen aktiv durch gezieltes Steuern beseitigen – eine Entwicklung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrttechnik (DLR), Braunschweig. Auch für potenzielle Anwender im Automobil- und Maschinenbau ist dies interessant. Oder ein „Spacehouse“, das die ESA/ESTEC in Noordwijk/Niederlande für eine Mission zum Mars entwickelt hat. Das attraktive Wohngebäude sieht aus wie eine Untertasse auf Stelzen, ist super-leicht, in der Luft transportierbar und gilt als absolut erdbebensicher. Mit dem Cargolifter könnte es sogar fertig montiert wieder versetzt werden.
Polymere ersetzen Metalle in Wärmetauschern
„Die Schau wird ein echter Knaller“, schwärmt Michael Herrmann vom Mitveranstalter VKE. „Selbst wenn wir nur die Hälfte geplant hätten, wäre es eine hochinteressante Veranstaltung.“ Will heißen: Jeder sollte sie gesehen haben. Die Trends in der Kunststoff-Entwicklung zeigt die Schau nicht auf. Vielmehr verdeutlicht sie das Einsatzpotenzial hochwertiger Polymere. In der Regel sind die Projekte aus konkreten Problemstellungen in der Raumfahrt entstanden, die erzielten Lösungen sehr teuer. Erst später wurden sie auf irdische Anwendungen übertragen und angepasst.
Im Vergleich dazu verfolgen die in den Hallen 4 bis 8 vertretenen Rohstoffhersteller für Polymere eine ganz andere Zielrichtung. Sie weiten die Anwendungsmöglichkeiten ihrer Materialien stetig aus, um den Werkstoffmarkt immer tiefer durchdringen zu können. Allein die Bayer AG investiert in diesem Jahr 1,7 Mrd. Euro in das Arbeitsgebiet Polymere, zuzüglich 1,4 Mrd. Euro für die Beschaffung neuer Anlagen. Auf welchem Wege neue Anwendungsfelder erobert werden, erklärt Konstruktionsleiter Hartwig Meier vom Bayer-Geschäftsbereich Kunststoffe: „Die Familie der technischen Kunststoffe wird sich nicht mehr groß verändern. Es wird kaum ein neuer dazu kommen. Wir konzentrieren uns darauf, die Familienmitglieder anwendungsgerecht zu optimieren. Enorme Innovationsschübe erzielen wir zurzeit vor allem dort, wo wir modifizierte Polymere mit weiterentwickelten Verarbeitungstechnologien kombinieren.“
Ein Beispiel dafür liefert die Metall-Kunststoff-Verbundtechnik, die so genannte Hybridtechnik. Front-End-Strukturen im Auto etwa (an denen der Stoßfänger oder der Kühler befestigt ist) bestehen immer öfter aus metallischen Blechelementen, die in der Spritzgießmaschine mit einem passenden Polymer umspritzt werden. Während das Blech die geforderte Zugfestigkeit und Längssteifigkeit aufbringt, sorgt der Kunststoff durch geeignete Verrippung für Struktursteifigkeit und integriert zusätzliche Funktionen ins Bauteil. Gewicht und Montageaufwand sinken, ebenso die Zahl der nötigen Schweiß-, Niet- oder Lötprozesse. „Hier müssen Werkstoffmodifikation, Verarbeitungstechnologie und Konstruktion Hand in Hand gehen, um zum Erfolg zu führen“, betont Meier.
Alle großen Rohstoffanbieter entwickeln ihre Werkstoffe in unterschiedlichen Richtungen weiter, schieben die Leistungsgrenzen hinaus oder konzipieren maßgeschneiderte Lösungen für spezielle Anwendungen. „Wir arbeiten ständig daran, uns auf die wirklichen Bedürfnisse unserer Kunden einzustellen“, sagt zum Beispiel David Mays, Marketing Director Europa bei Du Pont Engineering Polymers. „Unsere ganze Organisation ist angehalten, ‚extern‘ zu denken“. Die Folge ist eine kaum zu überschauende Diversifizierung des Marktangebotes. Der Anwender kommt nicht umhin, zumindest die großen Hersteller abzuklappern, um die für sein spezifisches Verarbeitungsproblem nützlichen Neuheiten aufzuspüren.
Diverse Beispiele aus der Fülle der Neuheiten verdeutlichen diese Vielfalt: So bietet Du Pont mit Caltrel eine Wärmetauscher-Technologie auf Polyamid-Basis als Ersatz für Metall an (Halle 6, Stand D57). Die BASF AG, Ludwigshafen, stellt mit ihren Entwicklungspartnern eine Folie vor, die sich auch mit langfaserverstärkten Thermoplasten wie dem ABS-Werkstoff Terluran hinterspritzen lässt (Halle 5, Stand B21). Bayer präsentiert unter anderem einen neuen Typen des transparenten Polycarbonats Makrolon mit einer gesteigerten Kerbschlagzähigkeit bei Kälte, höherer Wärmeformbeständigkeit und verbesserter chemischer Resistenz (Halle 6, Stand A57). Und die Ticona GmbH, Frankfurt, hat für Spritzgussteile die technischen Thermoplaste GUR 5113 und Hostalloy 731 aus PE-UHMW herausgebracht. Sie sollen sehr zäh und abriebfest sein sowie gute Gleiteigenschaften besitzen (Halle 6, Stand A07).
Häufig arbeiten die Polymer-Anbieter in engem Kontakt mit den Verarbeitern zusammen. Die Spritzgießmaschinen-Hersteller sind dagegen eher selten gefordert, schnell Anpassungen an neue Materialien vorzunehmen. „Unsere Standardmaschinen eignen sich für die große Masse an Kunststoffen auf dem Markt“, argumentiert zum Beispiel Dr. Sabine Pahlke von der Demag Ergotech GmbH (Halle 15, Stand C05). Andererseits arbeitet das Schwaiger Unternehmen zurzeit an einer angepassten Einspritzeinheit, um Naturfasern zu verarbeiten. Diese Materialien weisen eine geringere Temperaturbeständigkeit auf und haben abweichende mechanische Eigenschaften, die beim Plastifizieren zu berücksichtigen sind. In der Anwendung bieten sie neben dem ökologischen Vorteil eine geringere Dichte, ein günstigeres Bruchverhalten und können den Schall besser dämpfen. Darüber hinaus will das Fraunhofer ICT, Pfinztal, auf der Messe den Holzwerkstoff Arboform auf einer Spritzgießmaschine „Ergotech 25-80 viva“ verarbeiten (Halle 8.2, Stand B46).
100 000 Haushalte in Kassel testen Bio-Kunststoffe
Insbesondere im Blick auf biologisch abbaubare Kunststoffe (BAK) dürfte die Branche gespannt nach Düsseldorf blicken. Noch zur K ’98 hat Bayer die Produktion und Vermarktung seines BAK hervor gehoben, zu Beginn dieses Jahres aber eingestellt. Das Unternehmen sieht dafür nach eigenen Angaben keinen ausreichend großen Markt. Die BASF dagegen treibt ihre Entwicklung unter dem Handelsnamen Ecoflex weiter voran und plant „aufgrund der überaus positiven Aufnahme am Markt“ einen Ausbau der Produktionskapazitäten. Zu einer Anlage mit einer Kapazität von 8000 t/a soll eine neue hinzukommen. Ecoflex erweitert das Einsatzgebiet von Stärke-Blends, aus denen Folien und Beschichtungen hergestellt werden. Ein anderes Einsatzgebiet sind flexible, transparente Folien. Als großen Schritt zum breiten Markterfolg werten die Ludwigshafener das im Mai 2001 ins Leben gerufene „Projekt Kassel“. Dabei handelt es sich um einen Großversuch, in dem 100 000 Haushalte der nordhessischen Stadt eingeladen wurden, Lebensmittelverpackungen und Einkaufstüten aus BAK zu testen. Beteiligt sind Granulathersteller, Kunststoffverarbeiter, Abpacker, Händler, Verbraucher, Entsorger und Kompostierer. Infos gibt’s bei der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. in Halle 6, Stand 61-W67, die auch zu einer Fachveranstaltung am 26. Oktober auf die K 2001 einlädt (www.fnr.de).
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