Der im oberfränkischen Lichtenfels ansässige Hersteller von Farbkonzentraten vergrößert sein Portfolio um eine weitere Produktreihe. Neben Farb- und Effektmasterbatches, die hauptsächlich in Lebensmittel- und Kosmetikverpackungen zum Einsatz kommen, sowie speziell entwickelten Rezepturen zur Einfärbung von Hochtemperaturpolymeren, werden nun auch Additive zur antibakteriellen Ausrüstung von Polyolefinen und technischen Kunststoffen angeboten. Diese können sowohl in Form von Masterbatch oder als fertiges Compound bereitgestellt werden.

Gemeinsame Entwicklung für bestmögliche Kombination aus Kosten und Nutzen

In intensiver Zusammenarbeit mit einem bestehenden Kunden des Unternehmens wurden bereits mehrere spezielle Compounds, die mit antibakteriellen Wirkstoffen ausgerüstet sind, entwickelt. Konkret handelt es sich bei diesem Projekt um ein Eingabegerät, welches im medizinischen bzw. pharmazeutischen Bereich zum Einsatz kommt und aus mehreren Bauteilen aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer) besteht, die mittels Zweikomponenten-Spritzgießen hergestellt werden. Neben einer engen Farbtoleranz der beiden verspritzten Komponenten mussten die produzierten Teile auch sehr gute antibakterielle Eigenschaften besitzen. In mehreren Bemusterungsschritten wurden Verarbeitbarkeit und Farbgebung der mit antimikrobiellen Silberionen-Additiven ausgerüsteten Compounds getestet, angepasst, und die finalen Rezepturen anschließend auf die gewünschten Eigenschaften untersucht.

Standardisierte Prüfung bestätigt antibakterielle Wirksamkeit 

Die ISO 22196 ist ein quantitatives Testverfahren zur Bestimmung der antibakteriellen Wirksamkeit von nicht saugfähigen, nicht porösen Materialien, wie z. B. Kunststoffoberflächen. Materialproben mit einer vorgeschriebenen Größe von mindestens 5 x 5 cm werden zwei verschiedenen Arten von Bakterien ausgesetzt: MRSA, d.h. ein Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus, sowie Escherichia coli, ein Bakterium, das normalerweise im menschlichen und tierischen Darm vorkommt. Danach werden die Proben über einen Zeitraum von 18–24 Stunden einer für das Bakterienwachstum idealen Temperatur von 37 °C ausgesetzt.

Anschließend werden die Bakterien dem Testmaterial entnommen und ausgezählt. Die Anzahl der überlebenden Bakterien wird mit der Anzahl der Bakterien zum Startzeitpunkt verglichen. Die Differenz zwischen der Anfangs- und Endzahl der Bakterien wird als prozentuale Reduktion angegeben und veranschaulicht somit die Wirksamkeit eines antibakteriellen Additivs. Als Kontrolle wird parallel dazu die gleiche Vorgehensweise auf Materialproben des Ausgangsmaterials ohne Zugabe des Wirkstoffes angewandt und auch hier die Veränderung zur Anfangszahl entsprechend untersucht.

Abbildung 1: Die Messung der antibakteriellen Aktivität nach ISO 22196 kann entweder am fertigen Bauteil oder in diesem Fall auf spritzgegossenen Musterplättchen erfolgen. Neben dem Produkt mit zugesetztem Wirkstoff erfolgt die Prüfung parallel auch immer mit dem Ausgangsmaterial ohne Zusatz des Additivs (Foto: AW GmbH).

Neben den beiden ABS-Compounds wurde die Wirksamkeit des eingesetzten Additivs auch in zwei weiteren Materialen, PP (Polypropylen) und HDPE (Polyethylen hoher Dichte) geprüft - auch hier lag die prozentuelle Reduktion im gewünschten Bereich. Somit besteht die auch Möglichkeit, Polyolefine mit den entsprechenden antibakteriellen Eigenschaften auszurüsten.

Aussagekräftige Bemusterung schon in der Projektphase

Obwohl die finale Prüfung auf antibakterielle Wirksamkeit immer am fertigen Bauteil zu erfolgen hat, kann in der Entwicklungsphase eine Untersuchung an durch bei AW GmbH hergestellten Musterplättchen erfolgen. Die Ergebnisse können schon vorab Aufschluss über die zu erwartende Wirksamkeit der entsprechenden Rezeptur geben.

Durch die langjährige Erfahrung in der Ausarbeitung und Herstellung von Farbkonzentraten können die neuen antibakteriellen Masterbatches nicht nur als reines Additivbatch in einem spezifischen Trägerpolymer, sondern auch als Kombination aus Wirkstoff und Farbe, die als fertiges Granulat einfach zudosierbar sind, für unterschiedliche Anwendungen angeboten werden. Weiters besteht auch die Möglichkeit, ein fertiges Compound bestehend aus dem jeweiligen Grundmaterial, dem antibakteriellen Wirkstoff und falls gewünscht fertig eingefärbt nach Kundenvorgabe, zu liefern.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist aufgrund seiner Beschaffenheit einer der häufigst eingesetzten Kunststoffe. Neben den vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, wie hoher Schlag- und Kerbschlagzähigkeit (auch bei tiefen Temperaturen), Kratzfestigkeit und Härte sowie einer guten Warmformbeständigkeit, lassen sich durch den hohen Oberflächenglanz nicht nur technisch anspruchsvolle sondern auch optisch ansprechende Bauteile herstellen. Teile aus ABS lassen sich zudem gut kleben, schweißen und spanend bearbeiten.

Nach mehrmonatiger Entwicklungsarbeit und Bemusterungen in den unterschiedlichsten Anwendungen, steht das neue Produktsortiment ab sofort für den kommerziellen Einsatz zur Verfügung.

Die sehr positiven Rückmeldungen der ersten Kunden, die diese Produkte getestet und teilweise auch schon im Einsatz haben, bestätigen die Bemühungen, hochwertige Regenerate mit definierten Eigenschaften anzubieten. Nicht nur die enormen Vorteile in der CO2-Bilanz, sondern auch die aktuelle Marktsituation in Bezug auf Preis und Verfügbarkeit von ABS-Neuware, sollten Motivation genug sein, sich über den vermehrten Einsatz von Regeneraten Gedanken zu machen.

Abbildung 1: Übersicht über die einzelnen pexolac-Produktvarianten und deren Eigenschaften (Grafik: pexopol GmbH).

Material- und Prozess Know-How ermöglicht optimale Produkteigenschaften

Durch den Einsatz von Maschinentechnik mit Fokus auf schonende Aufbereitung und möglichst geringe thermische Beanspruchung sowie der Zugabe entsprechender Additive während des Compoundierprozesses weichen die mechanischen Eigenschaften, wie E-Modul, Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit nur marginal von denen vergleichbarer Neuwaretypen ab - ähnlich verhält es sich auch mit der Fließfähigkeit. Vergleicht man die wichtigsten Materialeigenschaften einer der gängigsten ABS-Typen (Neuware) mit Regenerat, in diesem Fall pexolac G022, ist dies sehr gut ersichtlich.

Abbildung 2: Gegenüberstellung der Materialeigenschaften (ISO 1133, 527 und 179/1eA) von ABS Neuware und eines vergleichbaren Regenerats aus der pexolac-Produktreihe (Grafik: pexopol GmbH).

Weiters wird durch Homogenisierung des Eingangsmaterials sowie effektiver Schmelzefiltration eine gleichbleibende Produktqualität und somit ein stabiler Prozess in der Weiterverarbeitung sichergestellt. 

Vielfältiges Anwendungsspektrum durch praxisnahe Produktentwicklung

Hauptaugenmerk bei der Rezepturerstellung der einzelnen Produktvarianten war neben den schon erwähnten mechanischen und rheologischen Eigenschaften vor allem reproduzierbare Qualität und gute Verarbeitbarkeit. Damit reduziert sich der interne Aufwand bei einer Umstellung von Neuware auf Regenerat auf ein Minimum.

Die Materialien der pexolac-Produktfamilie eignen sich unter anderem für folgende Anwendungen:

• Haushaltsgeräte: Kaffeemaschinen, Mixer, Toaster, Kühlschränke, elektrische Zahnbürsten, Staubsauger, Klimaanlagen, andere Gehäuse, …

• Automobil: Innenverkleidungen, Dekorteile, Gehäuse, Konsolen, Schalter, Strukturteile, Frontverkleidungen, Scheinwerferteile, …

• Sanitär- und Garten: Handtuch- und Seifenspender, Bewässerungssysteme, ...

Kundenspezifische Einfärbungen und Modifikationen für Spezialanforderungen

Neben den standardmäßig erhältlichen Produkttypen ist es bei Bedarf auch möglich, Rezepturen auf individuelle Kundenbedürfnisse anzupassen und die entsprechenden Modifikationen im gleichen Prozessschritt wie die eigentliche Materialherstellung – und somit auch kostengünstig -durchzuführen.

Neben Einfärbungen nach spezifischer Vorgabe (Farbstandard oder Musterteil) können die Materialen auch mit Additiven für antistatische Eigenschaften oder einer erhöhten Schlagzähigkeit ausgestattet werden. Des Weiteren sind auch Mischungen (Blends) mit anderen Polymeren, wie z.B. Polycarbonat (PC) sowie die Zugabe von mineralischen Füllstoffen möglich.

Abbildung 3: Auf Kundenwunsch können einige Produktvarianten auch nach Vorgabe eingefärbt werden. Für transluzente Einfärbungen oder besonders intensive Weiß- oder Schwarztöne eignet sich das transparente Grundmaterial pexolac T008 (Foto: pexopol GmbH).

CO2-Äquivalente macht Einsparungen transparent

Neben einem ausgezeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis kann mit dem Einsatz von pexolac-Granulaten ein wertvoller Beitrag zur Reduktion des ökologischen Fußabdrucks geleistet werden. Auf Wunsch ermöglicht die Auflistung aller zur Herstellung notwendigen Prozessschritte und der dafür eingesetzten Materialien und verbrauchten Ressourcen eine exakte Berechnung der CO2-Äquivalente der jeweiligen Produkttype. Dadurch ergibt sich für den Verarbeiter eine fundierte Datenbasis zum Vergleich mit Neuware und Grundlage zur Berechnung des eingesparten Ausstoßes an Treibhausgasen. 

Abbildung 4: Im direkten Vergleich der CO2-Äquivalente von Regenerat und Neuware ist das Einsparungspotential deutlich erkennbar (Grafik: pexopol GmbH).

Die 2014 in Krems/Donau gegründete Polymerwerkstatt GmbH beschäftigt sich mit branchenübergreifenden, durchdachten Werkstofflösungen aus Kunststoff, die kreative Materialkombinationen, kostenoptimierte Rohstoffauswahl und zukunftsweisende technische Lösungen miteinander vereinen.

Für den Fall, dass die breite Palette an spezifischen Lösungen aus gängigen additivierten technischen Kunststoffen, wie Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Polyacetale (POM) oder Polyterephtalate (PET, PBT) oder auch Mischungen (Blends) aus diesen Polymeren, die benötigten technischen Anforderungen nicht mehr ausreichend erfüllen, eignen sich Hochleistungskunststoffe, wie z.B. thermoplastische Polysulfone als eine mögliche Alternative. Dabei unterscheidet man zwischen Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PESU) und Polyphenylsulfon (PPSU). Diese Werkstoffe eröffnen den Bereich der hitzebeständigen Kunststoffe und können durch spezielle Modifikationen zur Herstellung von hochqualitativen, technologischen Bauteilen eingesetzt werden.

Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten für Polysulfone

Die Eigenschaftsmerkmale der Polysulfone vereinen allesamt hohe Festigkeiten bei höheren Gebrauchstemperaturen, sowie inhärente Flammschutzeigenschaften. Innerhalb dieser Materialfamilie gibt es jedoch einige spezielle Unterscheidungsmerkmale:

• PSU wird vorwiegend in Anwendungen eingesetzt, in denen neben hohen mechanischen Festigkeiten und Steifigkeiten auch höhere Dauergebrauchstemperaturen und hohe Kriechfestigkeiten gefordert werden. Die amorphe Struktur ermöglicht Lichtdurchlässigkeit bei leicht bräunlicher Färbung sowie sehr gute Dimensionsstabilität sowie Hydrolysebeständigkeit.

• PESU ist ebenfalls ein amorpher, transparenter Kunststoff, mit einer leicht gelblichen Färbung. Die Eigenschaften sind ähnlich jenen von PSU, wobei PESU eine höhere Schlagzähigkeit sowie verbesserte chemische Beständigkeit aufweist. Steifigkeit und Festigkeit sind hoch, die Kerbschlagempfindlichkeit ist gering.

• PPSU hat im Vergleich zu PSU und PESU eine bessere Schlagzähigkeit, höhere chemische Beständigkeit - insbesondere gegen Reinigungs- und Desinfektionsmittel, sowie eine sehr geringe Wasseraufnahme, wodurch es für Anwendungen im Bereich Heißdampfsterilisierbarkeit sehr gut geeignet ist. Darüber hinaus besitzt PPSU eine hohe Dimensionsstabilität sowie eine sehr gute Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung.

In den meisten Fällen werden Polysulfone für hochbeanspruchte technische Konstruktionsteile eingesetzt. Die Anwendungen können umfassen:

– Computerteile, Isolationen, elektrische Schaltteile, Kondensatorfolien

– Gehäuse für Elektroanwendungen, Klemmleisten

– Pumpengehäuse, Laufräder, Abdeckungen, Spulenkörper

– Griffe, Fassungen, heißluft- und dampfsterilisierbare Geräte

– Membranen, Hohlkörper, Maschinenteile

– sowie Rollen, Armaturen oder Fittings

Abbildung 1: Auch bei erhöhten Temperaturen und unter anhaltender Belastung besitzen Polysulfone (PSU) nur eine sehr geringe Kriechneigung und werden unter anderem für Anwendungen im Heißwasser- bzw. Heißdampfbereich eingesetzt, wie z.B. Fittings, Rohrleitungen und Armaturen. (Foto: iStockphoto)

Beratung, Produktion und Prüfung – alles aus einer Hand

Die Polymerwerkstatt sieht sich selbst nicht bloß als reiner Produktionsbetrieb bzw. Compoundierdienstleister, sondern als kompetenter Ansprechpartner für die Umsetzung anspruchsvoller Aufgabenstellungen. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Universitäten und Forschungseinrichtungen kann auf ein großes Reservoir an Wissen und Daten zugegriffen werden. Somit kann neben der eigentlichen Produktion des gewünschten Produkts auch bei der Erlangung von notwendigen Zulassungen für spezielle Anwendungen, wie z. B. Trinkwasser, Lebensmittelkontakt, Luftfahrt, etc. unterstützt werden.

„Unser Bestreben, stets am neuesten Stand der Wissenschaft und Technik zu sein, bildet die Grundlage für optimale Kundenbetreuung und ermöglicht schnelle, effektive und kostenoptimierte Lösungen Made in Austria“, so die beiden Gründer und Geschäftsführer Robert Lielacher und Thomas Auinger.

Wie bei der bisherigen Arbeit liegt auch hier der Fokus auf kundenspezifischer Farbauswahl, schneller Bemusterung und kurzen Produktions- bzw. Lieferzeiten auch bei kleinen Losgrößen.

Standardfarben und individuelle Ausarbeitungen als Masterbatch oder fertiges Compound 

Für Hochtemperaturthermoplaste aus der Familie der Polysulfone (PSU, PPSU, PESU) sowie für PEI und PEEK sind eine Reihe von Farben aus dem gesamten Farbkreis entwickelt worden. Diese sind als Masterbatch und als Compound verfügbar. Die transparenten, amorphen Polysulfone sowie PEI sind sowohl in deckenden wie auch in transparenten Einfärbungen erhältlich. Unter Berücksichtigung der Eigenfarbe und der Anwendung können neben Standardfarbmasterbatches auch verschiedene individuelle Farbcompounds bis hin zu hellen Gelb- und Orangetönen hergestellt werden. Masterbatches werden ab 1 kg produziert, Compounds ab einer Chargengröße von 5 kg.

Abbildung 1: Auswahl bereits ausgearbeiteter Einfärbungen - Obere Reihe: PEEK, Mitte links: PSU, Unten rechts: PEI transparent (Foto: AW GmbH)

Bestehende Expertise ermöglicht Produktportfolio für neue Anwendungsgebiete  

In mehrjähriger Entwicklungsarbeit in einem eigens dafür eingerichteten Technikum mit Doppelschneckenextrudern und Spritzgießmaschinen für Hochtemperaturanwendungen wurden verschiedene organische und anorganische Farbmittel für den Einsatz bis 400°C in den genannten Kunststoffen umfassend getestet und bewertet. Besonderes Augenmerk wurden auf Stabilität der Farbmittel und die Verarbeitbarkeit von Compounds/Masterbatches gelegt.

Die thermische Beständigkeit der eingesetzten Farbmittel ist dabei abhängig von folgenden Einflussfaktoren:

• Der Chemie des betreffenden Farbmittels

• Der jeweiligen Kristallmodifikation (bei Pigmenten)

• Der effektiven Einfärbekonzentration

• Der einzufärbenden Kunststoffart und Type

• Der Verarbeitungsbedingungen während der Fertigung, wie z.B. Verweilzeit, Heißkanal, etc. und

• Gegebenenfalls von Zuschlagstoffen im einzufärbenden Polymer, wie z.B. Füllstoffe, Additive, Stabilisatoren, usw. 

Den passenden Kunststoff für das jeweilige Einsatzgebiet 

Polysulfone (PSU, PPSU, PESU) kommen aufgrund ihres Eigenschaftsprofils vor allem in der Elektroindustrie, im Automobilbau und der Medizintechnik zum Einsatz. Weitere Anwendungen finden sich im Bereich von Haushaltswaren. Diese Polymergruppe zeichnet sich vor allem durch ihre hohe Festigkeit, hohe Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit sowie herausragende Wärmeformbeständigkeit aus. Hinzu kommt eine ausgezeichnete Transparenz, wodurch auch transparente Einfärbungen möglich sind.

Das ebenfalls amorphe Polyetherimid (PEI) besitzt eine hohe Dimensions- und Temperaturstabilität, ist hochfest und gegen eine Vielzahl an Chemikalien auch bei höheren Temperaturen beständig. Zudem ist es inhärent flammwidrig und UV-stabil. Es kommt in der Elektroindustrie und im Automobilsektor zur Anwendung. Aufgrund seiner Beständigkeit gegen elektromagnetische Strahlung und Chemikalien hat es auch in der Medizintechnik Einzug gehalten.

Abbildung 2: Speziell bei Anwendungen in der Elektromobilität werden in Zukunft vermehrt auch eingefärbte Hochleistungskunststoffe zum Einsatz kommen. (Foto: iStockphoto/pexopol GmbH)       

Polyetheretherketon (PEEK), ein Vertreter der Polyaryletherketone, ist ein teilkristalliner Hochleistungswerkstoff mit einem breiten Eigenschaftsspektrum, das über einen großen Temperaturbereich stabil ist. PEEK kommt in Bereichen zum Einsatz, in denen höchste Temperaturbeanspruchung verbunden mit exzellenten mechanischen Eigenschaften und einer ausgezeichneten Chemikalienbeständigkeit und Reinheit dauerhaft notwendig sind u.a. in der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie der Lebensmittelindustrie.

Abbildung 3: Für die Einfärbung des Hochleistungskunststoffes PEEK (Polyetheretherketon) wurde bereits ein Standardfarbsortiment ausgearbeitet. (Foto: pexopol GmbH)       

Als kompetenter Partner und freier Händler für Kunststoffe bietet die seit 2013 im norddeutschen Nortorf ansässige TW Plastics GmbH & Co. KG eine alternative Bezugsquelle für eine breit gefächerte Palette gängiger Polymertypen namhafter Hersteller. Neben einer großen Auswahl an unterschiedlichen Commodities wie PP, PE, PS und ABS, technischer Kunststoffe von PC über POM, PA und PBT, sowie gängiger Polymerblends, können über ausgewählte Partner ergänzend dazu auch maßgeschneiderte Compounds für spezielle Kundenanforderungen bezogen werden.

In Zusammenarbeit mit der in Krems an der Donau ansässigen pexopol GmbH, können nun auch Kunststoffverarbeiter in Österreich vom Produktportfolio und den Leistungen der TW Plastics profitieren.

Jahrzehntelange Erfahrung und ein großes Netzwerk in der Kunststoffbranche 

Vor Gründung der TW Plastics war Carsten Wöhst, einer der beiden Geschäftsführer, in unterschiedlichen Funktionen in der Kunststoffindustrie tätig. Zunächst als Account Manager in Deutschland und Frankreich, wo er vertriebsseitig für die gesamte Bandbreite an Polymeren zuständig war: Standardkunststoffe, technische Kunststoffe und Hochleistungskunststoffe.

Anschließend konnte er als Project Manager seine Kenntnisse über Spezialkunststoffe – flammgeschützte Polymere sowie MABS, ABS+PA, Copolyester, PMMA, ASA – weiter ausbauen. Danach verantwortete er als Director der Business Line Standard Polymers das Geschäft eines paneuropäischen Distributors.

Durch langjährige Berufserfahrung in der Kunststoffindustrie und Logistikbranche konnte ein hervorragendes Netzwerk aufgebaut werden, welches der TW Plastics nun ermöglicht, qualitativ hochwertige Kunststoffe führender Hersteller zu attraktiven Konditionen und mit kurzen Lieferzeiten anzubieten.

Durch persönlichen Service, Verbindlichkeit und ein hohes Maß an Kundenfokussierung setzt man alles daran, ein langfristiger und verlässlicher Partner zu sein und den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden.

Abbildung 1: Eine eigene Kennwertetabelle erleichtert den Kunden die Auswahl und informiert kompakt und übersichtlich über die richtigen Parameter bei der Verarbeitung unterschiedlicher Kunststofftypen. (Foto: pexopol GmbH)

Zusätzliche Logistikstandorte ermöglichen schnelle und flexible Belieferung nach Österreich

TW Plastics bietet die komplette Logistiklösung für die kunststoffverarbeitende Industrie. Um eine kurzfristige Versorgung der Kunden sicherzustellen, verfügt man über ein Zentrallager in Köln mit Anbindung an ein europaweites Logistiknetzwerk sowie weitere Lagerstandorte in Hamburg und am Unternehmenssitz in Nortorf. Mit direktem Zugriff auf den Fuhrpark der am selben Standort ansässigen tt transporte GmbH & Co. KG, kombiniert man große Flexibilität mit einem hohen Qualitätsanspruch an Versorgungs- und Liefertreue.

„Um auch Kunden in Österreich entsprechend beliefern zu können, haben wir seit Kurzem die Möglichkeit, Westösterreich von einem Lager in der Nähe des Bodensees aus anzufahren. Für den Zentralraum und den Osten Österreichs stehen uns Logistikkapazitäten in Südbayern zur Verfügung. Somit ist die TW Plastics nun in der Lage, auch Rahmenaufträge bestehend aus mehreren Einzellieferungen mit konkurrenzfähigen Transportkosten abzubilden“, so Gründer und Geschäftsführer Carsten Wöhst.

Abbildung 2: Mehrere Logistikstandorte in Deutschland als auch die am selben Firmenstandort ansässige tt transporte GmbH & Co. KG ermöglichen Lagerhaltung und schnelle Belieferung. (Foto: TW Plastics)

Kompetente Beratung bei Produktauswahl durch eigene Anwendungstechnik 

Neben den bereits erwähnten Logistikleistungen bietet TW Plastics auch Unterstützung bei der Materialfindung durch eine zentrale Anwendungstechnik. Aufgrund der technischen Expertise im eigenen Haus kann man von der Materialsubstitution durch Alternativtypen bis hin zur anwendungsgerechten Auswahl von Werkstoffen bei neuen Projekten hilfreich zur Seite stehen und als freier Händler und Partner in der Bereitstellung von Tailormade-Produkten unabhängig vom Hersteller das für den Kunden am besten geeignete Material empfehlen.

Sucht man Werkstoffe für Bauteile mit hohen technischen Anforderungen, ist Polyamid (PA) meist das erste Mittel der Wahl. Die unterschiedlichen Herstellungsverfahren ergeben verschiedenste Polyamidtypen (PA 6, 6.6, 12, 4.6, etc.) mit einer großen Bandbreite an mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften. Diese können von hochtransparent über zähhart bis hin zu hochfest reichen.

In vielen Anwendungen werden sehr häufig glasfaserverstärkte Polyamide eingesetzt. Diese verfügen über eine hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit, große Härte und Zähigkeit sowie eine hervorragende Kriechfestigkeit. Zudem besitzen sie eine herausragende Dimensionsstabilität, eine gute Ermüdungsfestigkeit und exzellente mechanische Dämpfung. Kombiniert ergeben diese Eigenschaften einen Werkstoff, der sich gut für Bauteile eignet, die über lange Zeiträume und unter hohen Temperaturen beträchtlichen statischen Belastungen ausgesetzt sind.

Der Glasfasergehalt dieser Materialen beträgt typischerweise zwischen 10 und 50 Prozent. Mit steigendem Anteil der Glasfasern im Polymer nehmen auch die Ansprüche in der Verarbeitung zu - gute Oberflächen mit einem Glasfasergehalt von 50 Prozent zu realisieren, ist keine einfache Aufgabe. 

Maßgeschneiderte Rezeptur als perfekte Kombination aus Mechanik und Optik

Die im italienischen Formigine (MO) ansässige FORMAC srl beschäftigt sich seit mehr als 15 Jahren mit der Entwicklung und Herstellung von Standardprodukten und Spezialcompounds auf Basis von technischen Kunststoffen wie PA 6, 6.6, 12, 4.6 oder POM, verstärkt mit Glas-, Carbon- Aramid- oder Stahlfasern (leitfähig, elektromagnetische Abschirmung) oder gefüllt mit PTFE für verbesserte tribologische Eigenschaften.

Ein Spritzgussunternehmen, welches unter anderem Bauteile für einen Hersteller von Hochdruckreinigern produziert, wandte sich mit einer konkreten Problemstellung an FORMAC:

Der aktuell eingesetzte Werkstoff, ein PA 6-Compound, verfügte zwar über den notwendigen Glasfasergehalt – aufgrund der hohen Schmelzeviskosität und der langen Fließwege konnte die Form teilweise nicht komplett ausgespritzt werden. Die inhomogene Faserverteilung in der Schmelze verursachte Schwachstellen im Bauteil, sowie eine unansehnliche Optik, da die Glasfasern an der Oberfläche deutlich erkennbar waren.

Nachdem das Problem sowie die gewünschten Anforderungen aufgenommen wurden, konnte für den Kunden eine maßgeschneiderte Lösung als fertig eingefärbtes Compound entwickelt werden. 

Abbildung 1: Mit dem aus FORMAMID B2H3G10 gefertigten Bauteil konnten sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die optische Anmutung der Oberfläche wesentlich verbessert werden. (Foto: FORMAC srl)

Durch Auswahl einer Polyamidtype mit besonderen rheologischen Eigenschaften, Glasfasern mit spezieller Länge, Durchmesser und Schlichte, sowie eigens darauf abgestimmten Verarbeitungsadditiven konnten die Glasfasern optimal in die Polymermatrix eingebunden werden. Die Zugabe der benötigten Farbmittel schon während des Compoundiervorganges ermöglicht eine bessere Durchmischung und ergibt dadurch eine gleichmäßigere Farbverteilung. Somit wurden sowohl die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften als auch an eine ästhetische Oberfläche des fertigen Bauteils erfüllt. Weiters konnten durch die deutlich verbesserten Fließeigenschaften die Anzahl der nicht voll ausgespritzten Teile, bzw. Einfallstellen an den fertigen Spritzgussartikeln signifikant reduziert werden.

Abbildung 2: Im direkten Vergleich mit einem handelsüblichen PA6 GF50-Compound ist ersichtlich, dass die wichtigsten Materialeigenschaften trotz der deutlich besseren Fließfähigkeit nahezu identisch sind. (Grafik: pexopol GmbH)  

Seit nunmehr 30 Jahren beschäftigt man sich dort mit der Entwicklung und Produktion von Farbkonzentraten und Additiven zur Einfärbung von thermoplastischen Kunststoffen. Ein spezieller Fokus liegt dabei auf Masterbatches, die bei der Herstellung von diversen Kunststoffprodukten für die Lebensmittel- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden. Neben einem großen Spektrum an unterschiedlichen Farben und Effekten sind kurze Reaktions- und schnelle Lieferzeiten für Bemusterung und Produktion in dieser Branche eine Grundvoraussetzung. 

Geschwindigkeit und Qualität als oberste Prämisse

Um den hohen Kundenerwartungen zu entsprechen, sorgt ein Team von mehr als 90 Mitarbeitern für einen reibungslosen Ablauf im Unternehmen - von der Erstbemusterung über die Produktion und Qualitätskontrolle bis hin zu Kommissionierung und anschließendem Versand. Sowohl im Farblabor als auch in der Fertigung wird in mehreren Schichten produziert, um die eingehenden Aufträge schnellstmöglich abzuarbeiten.

„Unser Ziel ist, jeden Kunden innerhalb weniger Werktage mit dem benötigten Muster oder seinem Produkt beliefern zu können, und das unabhängig von der Bestellmenge. Ob langjähriger Großabnehmer oder Neukunde – wenn es ein eiliges Problem gibt, sind wir die richtigen Ansprechpartner, um dieses zu lösen“, so Gründerin und Geschäftsführerin Andrea Weiß.

Abbildung 1: Für schnelle Auftragsdurchläufe und extreme Flexibilität sorgen 18 Extrusionsanlagen, die im Schicht-Modell betrieben werden. (Foto: AW GmbH)  

Jedes Produkt ein Unikat – unabhängig von der Menge

Trotz eines umfangreichen Archivs mit mittlerweile über 180.000 abrufbaren Farbrezepturen stellt jede neue Bemusterung eine komplexe Aufgabe dar. Abhängig von gewünschter Farbe und Effekt, dem einzufärbenden Polymer und der Endanwendung mit den damit einhergehenden regulatorischen Vorgaben, gilt es, die jeweils am besten geeigneten Farbmittel und Additive in das Trägerpolymer einzuarbeiten. Dabei spielt die benötigte Menge keine Rolle – nach erfolgreicher Bemusterung und Freigabe kann jede Rezeptur ab einer Chargengröße von nur 1 kg in Auftrag gegeben werden. 

Aussagekräftige Bemusterung durch praxisgerechte Maschinentechnik

Die vorhandene Laborausstattung ermöglicht es, auch bei Entwicklung anspruchsvoller Farben innerhalb kurzer Zeit zu einem erfolgreichen Ergebnis zu gelangen. Die Bereitstellung der Farbmuster erfolgt je nach Anforderung in Plättchen-, Kappen- oder Flaschenform. Zu beiden Flaschentypen, einer mittels Extrusionsblasformen hergestellten Zwei-Schicht-Flasche aus PE oder PP und einer spritz-streck-blasgeformten Flasche aus PET, existiert auch jeweils eine passende Verschlusskappe. Diese ist entweder als reine Schraubkappe oder als Verschluss mit Filmscharnierdeckel verfügbar. Weiters ist man in der Lage, Tubenschläuche mit einem Durchmesser von ca. 25 mm und einer Wandstärke von 0,5 mm in Zwei-Schicht Technik zu produzieren. Somit besteht für Kunden die Möglichkeit, sich auch ohne eigene Produktionskapazitäten ein anschauliches Bild der Farben und Effekte machen zu können.

Für Bemusterungen auf bereits vorhandenen Werkzeugen kann innerhalb weniger Werktage ein entsprechendes Musterbatch hergestellt werden.

Abbildung 2: Neben Abmusterung in Form der typischen Spritzgussplättchen können Farbausarbeitungen auf Wunsch auch als Flasche mit dazu passender Verschlusskappe oder als Tubenschlauch angeboten werden. (Foto: pexopol GmbH)        

Für alle Einsatzzwecke die richtige Dokumentation

Obwohl das Einfärben von Kunststoffen längst Stand der Technik ist, gilt es, aufgrund von sich ständig ändernden regulatorischen Vorgaben, schwankenden Verfügbarkeiten von Pigmenten und Farbstoffen und den sich rasch wechselnden Trends bei Farbgebung und Design von Konsumprodukten bzw. deren Verpackung stets am neuesten Stand zu bleiben.

Speziell bei Anwendungen in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie gelten sehr hohe Anforderungen an die Einhaltung der einschlägigen Vorschriften und Verordnungen. Die Entwicklung jedes einzelnen Produkts der AW GmbH erfolgt unter Berücksichtigung der spezifischen Ansprüche an das Endprodukt und dessen finale Verwendung. Gemeinsam mit dem Muster erhält jeder Kunde eine entsprechende Dokumentation bestehend aus:

• Technischer Produktspezifikation

• Physiologische Unbedenklichkeitserklärung

• Sicherheitsdatenblatt

Somit ist für den Verarbeiter sichergestellt, dass die für den geplanten Einsatz geltenden Richtlinien nachvollziehbar eingehalten werden.

Masterbatches von AW GmbH als optimale Ergänzung des Produktportfolios

Neben einem Sortiment an Regeneraten auf Basis von technischen Kunststoffen, wie z.B. POM, PBT und PA kann die pexopol GmbH durch Zusammenarbeit mit mehreren Materialherstellern ein breites Spektrum an Polymeren für die Verarbeitung im Spritzguss, der Extrusion und im Rotationsformen abdecken. Dazu zählen unter anderem Compounds, Commodities (Polyolefine und technische Kunststoffe), Recyclate aus PP, PE und PS sowie Pulver aus thermoplastischen Kunststoffen.

Die Möglichkeit, abgesehen von den eigentlichen Kunststoffen nun zusätzlich auch Masterbatches anbieten zu können, stellt eine perfekte Ergänzung des vorhandenen Materialportfolios dar.

Pexopol-Geschäftsführer Ing. Alexander Datzinger: „Diese neue Kooperation bedeutet für mein Unternehmen nicht bloß eine Erweiterung des Produktangebotes. Durch die Zusammenarbeit mit klein- und mittelständischen Firmen wie der AW GmbH ist es mir möglich meinen Kunden die persönliche und zuverlässige Betreuung zu garantieren, die ich mit meinem Unternehmen bieten möchte.“

Als Austragungsort der Jahreshauptversammlung der Association of Rotational Moulding Central Europe (ARM-CE) wurde in diesem Jahr das Institut für Polymertechnologien e.V. (IPT) in Wismar gewählt. Das IPT betreibt Forschung, Entwicklung und Technologietransfer auf verschiedenen Gebieten der Kunststoffverarbeitung. Ein spezieller Fokus liegt dabei in der Produkt-, Verfahrens- und Materialentwicklung für Anwendungen im Rotationsguss, welche zumeist im Zuge von gemeinsamen Projekten mit Partnern aus der Industrie umgesetzt werden.

Praxistag mit Workshops veranschaulicht Rotomoulding-Kompetenz

Um den Teilnehmern einen Überblick über die vor Ort vorhandene Simulations- und Messtechnik mit der dazugehörigen Laborausstattung geben zu können, organisierte das IPT am ersten Veranstaltungstag vier verschiedenen Workshops zu folgenden Themengebieten:

Workshop 1: „RoMoTools“

• Demonstration der Eigenentwicklungen RoMoMini, RoMoLab für Industrie und Labor 
• Einsatzmöglichkeiten von Kleinstrotationsmaschinen mit Infrarot-Beheizung (Features, Nutzen und Vorteile einer freien Programmierbarkeit)

Workshop 2: „Robomoulding“

• Demonstration Fanuc-Roboter mit elektrisch beheiztem Werkzeug (Status quo und Ausblick)

Workshop 3: „Softwaregestützte Prozess- und Bauteiloptimierung“

• Vortrag zu den Optimierungsmöglichkeiten in der Auslegung von Tanks durch Prozessüberwachung, Prozesssimulation und Strukturmechanische FEM-Berechnungen

Workshop 4: „Möglichkeiten zur Herstellung und Analyse von Rotomaterialien“

• Thermische Analyse mittels DSC- und OIT-Messung (Messung von Aufschmelz- und Abkühlverhalten sowie Wärmestabilisierung)
• Rheologische Analyse durch Hochdruck-Kapillarrheometrie (Fließunterschiede von PE-Typen)
• Dynamische Bauteilbelastung im Schwingprüfstand (Live-Demonstration)
• Herstellung von Mikrogranulaten (Live-Demonstration im Technikum, Verarbeitungsbeispiele)

Spezielle Beachtung während des Praxistages fand der neu am IPT installierte Knickarmroboter mit elekrisch beheiztem Werkzeug. (Foto: IPT Wismar)

Begleitausstellung als Informationsquelle für Rotomoulder

An beiden Veranstaltungstagen bestand für interessierte Besucher die Möglichkeit, sich in der parallel stattfindenden Begleitausstellung über Produktneuheiten der Branche zu informieren und sich mit den international angereisten Maschinen-, Peripherie- und Materialanbietern über das Rotationsformen auszutauschen. Zum ersten Mal war auch SiViPOL mit einem eigenen Table-Top vertreten und präsentierte neben dem Portfolio an Standardprodukten auch eine Reihe von Pulvermischungen, die speziell für die Herstellung von dekorativen Pflanzgefäßen entwickelt wurde.

Zwischen den einzelnen Themenblöcken konnten sich die Besucher an den Table-Tops der Lieferanten informieren. (Foto: IPT Wismar) 

Jahreshauptversammlung mit Neuwahl des Vorstandes

Am Vormittag des zweiten Veranstaltungstages fand die offizielle Jahreshauptversammlung der ARM-CE e.V. statt. Zu Beginn berichtete der Vorstandsvorsitzende, Oliver Wandres (Maus GmbH Formen- und Modellbau), über das abgelaufene Vereinsjahr. Besonderes Highlight war die ARMO 2018-Konferenz, die im September des Vorjahres an der Universität Hamburg abgehalten wurde. Fast 600 Besucher aus 52 Ländern konnten sich während dieser dreitägigen Veranstaltung, die durch die ARM-CE als austragender Verband organisiert wurde, zum Thema Rotationsformen informieren.

Nach der anschließenden Vorstellung der laufenden und geplanten Vereinsaktivitäten erfolgte die Entlastung und Neuwahl des Vorstandes. Aufgrund des altersbedingten Ausscheidens von Herrn Ulrich Baer (Premier Tech Aqua GmbH) wurde Dagmar Schneider (Köver GmbH & Co. KG) einstimmig als neues Mitglied in den Vorstand gewählt.

Technische Vorträge als informativer Abschluss

Im Anschluss an den formalen Teil der Jahreshauptversammlung stand die zweite Tageshälfte noch einmal ganz im Zeichen der Kunststoffverarbeitung im Rotationsverfahren. Im Rahmen von sechs Fachvorträgen wurden die neuesten Entwicklungen im Maschinen- und Werkzeugbau, Erkenntnisse aus einer Fallstudie zum Thema „Recyclatware fürs Rotationssintern“ sowie Informationen zu neuen Materialien präsentiert.

Als Neumitglied der ARM-CE nutzte SiViPOL srl die Möglichkeit, sich im Rahmen einer Firmenpräsentation den Besuchern der Veranstaltung vorzustellen. (Foto: Torsten Lehnert)

Alles in allem eine gelungene Veranstaltung, die einen guten Überblick über die neuesten technischen Erkenntnisse rund um das Rotationsformverfahren vermitteln konnte. Auch die Möglichkeiten zum persönlichen Erfahrungsaustausch zwischen den Besuchern kam dabei nicht zu kurz. 

POM (PolyOxyMethylen) wird vorwiegend im Spritzgussverfahren verarbeitet. Dank der sehr guten mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit und Festigkeit, einem günstigen Gleitreibverhalten sowie hoher Maßhaltigkeit ist POM in einer Vielzahl von technischen Anwendungen einsetzbar. Doch gerade diese Stärken lassen viele Kunststoffhersteller bei der Auswahl und Spezifikation des einzusetzenden Materials zuallererst an Neuware denken, obwohl bei vielen Applikationen der Einsatz von Regeneraten problemlos möglich wäre - sofern diese im ersten Prozessschritt sorgsam verarbeitet werden. 

Prozess-Know-How ermöglicht optimale Produkteigenschaften

Durch den Einsatz von Maschinentechnik mit Fokus auf schonende Aufbereitung und möglichst geringe thermische Beanspruchung sowie eine entsprechende Stabilisierung ergeben sich bei Regranulaten nur marginale Änderungen von E-Modul und Festigkeit, eine annähernd idente Fließfähigkeit und lediglich geringe Veränderung der Kerbschlagzähigkeit.

Anhand eines Vergleichs der wichtigsten Materialeigenschaften eines gängigen POM-Copolymers (Neuware) mit Regenerat, in diesem Fall pexoform C009, ist dies sehr gut ersichtlich. 

Abbildung 1: Gegenüberstellung der Materialeigenschaften (ISO 1133, 527 und 180) eines POM-Copolymers aus Neuware und eines vergleichbaren Regenerats aus der pexoform-Produktreihe.

Neue Produktreihe aus POM-Sekundärrohstoffen als Neuwarenersatz

Die in Krems an der Donau / Österreich ansässige pexopol GmbH bietet nun unter dem Handelsnamen pexoform eine komplette Produktreihe aus jeweils drei POM-Homo- und Copolymeren an. Die Granulate sind sowohl naturfarben, als auch schwarz eingefärbt erhältlich und eignen sich besonders für folgende Anwendungsmöglichkeiten:

• Elektro: Steckverbindungen, Schalter, Zahnräder,…
  
• Automobil: Gleitelemente, Schnapp- und Pressverbindungen, Laufrollen,…
  
• Haushalt: Pumpenteile, Scharniere, Beschläge,…
  

Abbildung 2: Übersicht über die pexoform-Produktvarianten und deren Eigenschaften 

Alle sechs Produkte basieren auf sortenreinen Sekundärrohstoffen und eignen sich sowohl als Komplettersatz für bestehende Materialien als auch für die Beimengung zu Neuware. 

CO²-Äquivalente macht Einsparungen transparent

Neben einem ausgezeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis kann mit dem Einsatz von pexoform-Granulaten ein wertvoller Beitrag zur Reduktion des ökologischen Fußabdrucks geleistet werden. Auf Wunsch ermöglicht die Auflistung aller zur Herstellung notwendigen Prozessschritte und der dafür eingesetzten Materialien und verbrauchten Ressourcen eine exakte Berechnung der CO²-Äquivalente. Dadurch ergibt sich für den Verarbeiter eine fundierte Datenbasis zur Berechnung des eingesparten Ausstoßes an Treibhausgasen. 

Mit März 2019 übernahm die pexopol GmbH offiziell die Vertretung für das Produktportfolio der Fa. SiViPOL für die DACH-Region. Das im italienischen Villaverla in der Nähe von Vicenza angesiedelte Unternehmen ist Hersteller von Pulvern aus thermoplastischen Kunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Ethylen-Vinylacetat (EVA).

Die Produkte finden zum einen bei der Herstellung von großvolumigen Hohlkörpern im Rotationsverfahren Verwendung. Hauptsächlich handelt es sich hier um Pulver aus LDPE, die typischerweise eine geringe Dichte und niedrigen Schmelzflussindex aufweisen. Damit die notwendigen, guten Fließeigenschaften des Pulvers sichergestellt werden, wird das Material am Ende des Mahlvorgangs abgesiebt. Somit kann die vorgegebene Korngrößenverteilung exakt eingehalten werden. Die SIVILENE-Pulver für das Rotationsformen sind naturfarben oder aber nach Kundenvorgabe eingefärbt erhältlich.

Bei der Herstellung von Farbkonzentraten (Masterbatches) und Compounds werden zumeist sehr leichtfließende Typen aus LDPE und HDPE, als auch aus PP, PS und EVA verwendet. Um eine homogene Vormischung der eingesetzten Pigmente und Additive mit dem Trägermaterial zu ermöglichen, wird dieses in Pulverform eingesetzt. Im nachfolgenden Extrusionsschritt schmilzt das Polymer schneller auf und ermöglicht dadurch eine bessere Dispergierung als es beim Einsatz von Granulaten der Fall wäre. 

Immer höher werdende Anforderungen an flammgeschützte Kunststoffe stellen Werkstofftechnologen vor immer komplexere Aufgaben. Die Vereinbarkeit von guten mechanischen und thermischen Eigenschaften, problemloser Verarbeitung, Wirtschaftlichkeit und darüber hinaus noch ästhetische Anforderungen ergeben eine ganze Reihe unterschiedlicher Herausforderungen. Gleichzeitig wird die Auswahl von zur Modifikation von Kunststoffen zugelassen Chemikalien immer geringer.  

Entwicklung mit Fokus auf sicherheitsrelevante und ökologische Aspekte

Die österreichische POLYMERWERKSTATT GmbH legte einen ihrer Entwicklungsschwerpunkte deshalb auf halogenfrei flammgeschützte Compounds und setzte sich mit diesem Themenfeld eingehend auseinander. Ein wesentliches Augenmerk wurde dabei auf die industrielle Anwendbarkeit und Vereinbarkeit unterschiedlicher Verarbeitungsverfahren sowie Anforderungen an mechanische, thermische und rheologische Eigenschaften gelegt. Als Ergebnis entstand nicht bloß eine neue Rezeptur, sondern eine komplette Produktreihe. Temanit® steht für eine neue Gruppe halogen- und phosphorfrei flammgeschützter Kunststoffe auf Basis modifizierter Polyolefine.

Abbildung 1: Brandverhalten eines Probekörpers aus Temanit®

Durchgängige Produktpalette für vielfältige Anwendungsbereiche

Die völlig halogen- und phosphorfreien Compounds sind eine hervorragende Alternative zu aktuell gebräuchlichen Flammschutzsystemen. Die sechs Standardvarianten entsprechen allesamt den Brandklassen V-0 bzw. V-1 nach UL94 und eignen sich besonders für Anwendungen in folgenden Bereichen:

• Unterhaltungselektronik
  
• Haushalts- und Elektrokleingeräte
  
• Rohre und Profile im Bauwesen
  
• Automobilindustrie
  
• Transportwesen, z.B. für den Einsatz in Schienenfahrzeugen.
  

Flammschutz mit Blick über den Tellerrand 

Neben einer besonders ökologischen Flammschutzausrüstung zeichnen sich Produkte aus Temanit® durch niedrige Wärmefreisetzungsraten (HRR) aus und besitzen aufgrund der chemischen Zusammensetzung eine besonders niedrige Rauchgastoxizität.