Feinere und gleichförmigere Zellstruktur der neuen chemischen Treibmittel von Clariant sorgen für Reduzierung des Gewichts und Rohstoffverbrauchs

Muttenz, 4. November 2010 – Hersteller von Kunststoffprodukten oder Verpackungen, die Nachhaltigkeitsziele erreichen und gleichzeitig Kosten senken möchten, zeigen großes Interesse an den jüngsten chemischen Treibmitteln von der Clariant Business Unit Masterbatches. Dank der feineren und langlebigeren Schaumzellstruktur, die durch die jüngste Generation der HYDROCEROL® Masterbatches in Verbindung mit Fortschritten in der Verarbeitung ermöglicht wird, eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten für

• Polyester (PET) Kunststoffplatten für Lebensmittelschalen,

• Fahrzeugteile und andere Gebrauchsgüter,

• spritzgegossene und blasgeformte Verpackungen, Kappen und Verschlüsse aus Kunststoff.

Berichtet wird auch über Einsparungen im Materialverbrauch und eine Reduzierung des Formteilgewichts – ohne nennenswerte Einbußen bei den mechanischen Eigenschaften.

Clariant Masterbatches stellt diese und andere Farb- und Leistungsinnovationen für die Kunststoffindustrie bei der K 2010 vor (Halle 8A, Stand J11), die vom 27. Oktober bis zum 3. November 2010 in Düsseldorf ihre Pforten öffnet.

Das dem Kunststoff während des Verarbeitungsprozesses beigemischte chemische Treibmittel HYDROCEROL zerfällt und erzeugt Kohlendioxid, wodurch in der Polymermatrix Blasen gebildet werden, wenn der Druck beim Eintreten der Schmelze in das Spritzgießwerkzeug bzw. beim Verlassen der Extrusionsdüse verringert wird. Da das Gas das Polymer verdrängt, wird weniger Kunststoff benötigt, um ein bestimmtes Teil herzustellen. Eine Reduzierung des Materialverbrauchs um 7% ist in Spritzgießanwendungen nicht unüblich und bei bestimmten Extrusionsanwendungen werden von manchen Weiterverarbeitern sogar Einsparungen um bis zu 25% gemeldet. Gleichzeitig wird der Kunststoff durch das Treibmittel in der Maschine weichgemacht, so dass weniger Hitze für das Aufschmelzen benötigt wird (Energieeinsparungen). In der Folge muss auch weniger Wärme in der Kühlphase abgeführt werden, so dass auch die Zykluszeiten verkürzt werden können, nicht selten sogar um 10 bis 15%.

„Selbst eine vergleichsweise geringe Reduzierung der Materialverbrauchs und der Zykluszeit kann sehr wichtig sein“, sagt Hendrik Kammler, Head of Global Marketing – Additives, Clariant Masterbatches. „Wenn Sie über das Jahr gerechnet Tausende oder sogar Millionen von Kunststoffteilen produzieren, ist es sehr leicht, deutliche Einsparungen im Rohstoffverbrauch zu erzielen. Durch die höhere Produktivität und den geringeren Material- und Energieverbrauch verbessert sich auch die dokumentierte Nachhaltigkeitsbilanz des Produkts. Weniger greifbar, aber nicht minder wichtig sind die ökologischen Vorteile aus der Verringerung des Versandgewichts der Rohstoffe wie auch der Endprodukte.“

VERBESSERTE SCHAUMTECHNOLOGIE

Das Schäumen ist keine neue Technologie. Sie wird ausgiebig in Bauelementen, Heim- und Gartenmöbeln, Koffern und neuerdings auch in Fahrzeuginnenteilen eingesetzt, um das Produktgewicht und den Rohstoffverbrauch zu reduzieren. Aber die Akzeptanz litt bislang unter der relativ groben und ungleichförmigen Zellstruktur, die insbesondere in dünnwandigen Abschnitten das Aussehen und die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt. Dank der verbesserten Treibmitteltechnologie in den neuen HYDROCEROL Masterbatches ist es nun möglich, eine weitestgehend gleichförmige Zellstruktur zu erreichen, und dies bis zu einem Durchmesser von gerade mal 20-100 µm. Im Vergleich zu den üblichen 400 µm der ersten Schäume ist dies ein hervorragender Wert, der sogar die bis vor kurzem als „gut“ bewerteten 200 µm deutlich übertrifft.

Dies bedeutet, dass es zwischen Strukturen mit Treibmittel und solchen ohne keinen nennenswerten Unterschied in der äußeren Erscheinung oder Leistungsfähigkeit gibt. Aber die Vorteile eines reduzierten Gewichts und niedrigerer Produktionskosten sind zweifellos vorhanden.

NEUER TREND: GESCHÄUMTE LEBENSMITTELSCHALEN AUS PET

Die günstigen Preise für PET im Vergleich zu Polyolefinen oder Styrolen sowie die Recycelbarkeit des Materials haben für eine steigende Nachfrage nach Polyester-Kunststoffplatten, die zu Lebensmittelschalen geformt werden, gesorgt. Allerdings war es auf Grund der Hydrolyseempfindlichkeit von Polyester bis vor kurzem kaum möglich, endotherme Treibmittel einzusetzen, so dass die grobe Zellstruktur eine raue unattraktive Oberfläche verursachte.

Dies hat sich nun von Grund auf geändert. Clariant Masterbatches hat bewiesen, dass die jüngste Generation der HYDROCEROL Treibmittel in Verbindung mit ihren CESA®-extend Additiv-Masterbatches zur Verlängerung der Polymerketten für eine höhere Schmelzfestigkeit, eine feinere und gleichmäßigere Zellstruktur sowie für eine deutlich glattere Oberfläche sorgen. Eine homogene und stabile Schaumstruktur ermöglicht eine höhere Produktionsleistung, während das Schäumen an sich zur Reduzierung des Materialverbrauchs und der Kosten beiträgt.

„Die stärkere Nutzung von PET ist in Europa zu einem vorrangigen Anliegen geworden“, erklärt Jan-Erik Wegner, Technical Marketing, Additives/CFA bei der Clariant Masterbatches (Deutschland) GmbH. „PET wird wegen seiner herausragenden Recycelbarkeit als der ökologischste aller nicht biologisch abbaubaren Kunststoffe angesehen. Supermarktketten und auch andere Einzelhändler wollen vom positiven Umweltprofil von geschäumtem PET profitieren und so installieren die Weiterverarbeiter von geschäumtem PS und PP nun auch PET-Linien. Die Umstellung erfordert nur einen geringen Lernaufwand.“

VERBESSERTE SCHÄUME ERMÖGLICHEN NIEDRIGERES FAHRZEUGGEWICHT

In ihren Bemühungen um eine Reduzierung der CO2-Emissionen interessiert sich die Automobilindustrie natürlich für eine möglichste leichte Bauweise und somit insbesondere auch für die jüngste Generation der HYDROCEROL® Treibmittel. In Automobilanwendungen werden schon lange Treibmittel eingesetzt, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, Einfallstellen zu eliminieren, den Verzug zu verringern, die Zykluszeiten zu optimieren und das Gewicht zu reduzieren. Die feinere Zellstruktur, die verbesserte Gleichförmigkeit des Schaums und die gute Oberflächenbeschaffenheit haben die großen Hersteller nun dazu bewogen, die Möglichkeiten einer Verwendung dieser Treibmittel sowohl in strukturellen als auch in optisch anspruchsvollen Teilen zu prüfen.

Die Gewichtsvorteile in dünnwandigen Teilen beschränken sich in der Regel auf 5 bis 10%. Allerdings lässt sich in Verbindung mit dem „Core-Back-Verfahren“ ein deutlich höherer Schäumungsgrad erzielen. Diese Technik wurde von BMW für die Fertigung des Armaturenbrettträgers für den 3er-BMW eingesetzt. Clariant bietet maßgeschneiderte Treibmittel an, die in Verbindung mit der „Core-Back-Technik“ für Materialien wie PP, PPE/PS, PC/ABS und TPE eingesetzt werden können.

Die Treibmittel von Clariant kommen auch unter der Motorhaube zum Einsatz. So wurde in zu 33% mit Glasfasern verstärkten Polyamid-Bauteilen eine Reduzierung des Materialverbrauchs um 7 bis 10% und eine Verkürzung der Zykluszeiten um 10 bis 15% erzielt.

VERPACKUNGSVORTEILE

In der Vergangenheit wurde Schaum wegen seiner rauen Oberfläche nur bedingt für Verpackungen für Pflegeprodukte eingesetzt, sofern die Verpackungsdesigner nicht genau die frostige Erscheinung erzielen wollten, die durch die grobe Zellstruktur verursacht wurde. Inzwischen hat die mit HYDROCEROL Treibmitteln erreichbare feinere und gleichförmigere Zellstruktur neue Möglichkeiten für Verpackungsverarbeiter geschaffen, um Kosten zu sparen und gleichzeitig die Auflagen in puncto Umweltschutz und Nachhaltigkeit zu erfüllen.

Obgleich die tatsächlichen Ergebnisse unterschiedlich ausfallen können, haben bei Clariant durchgeführte Versuche mit typischen 20-Gramm-HDPE-Flaschen eine Reduzierung des Gewichts um 10% ergeben. Auf eine Produktion von 2.000 Tonnen hochgerechnet, bedeutet dies eine Reduzierung der Rohstoffkosten um mehr als 200.000 EUR.

Eine optimierte Verarbeitung kann darüber hinaus eine deutliche Reduzierung der Zykluszeiten und somit der entsprechenden Verarbeitungskosten ermöglichen. Weitere ökologische Vorteile ergeben sich aus der Einsparung von Gewicht sowohl durch den Ensatz von weniger Rohstoffen als auch den leichteren Endprodukten.

Die Produkte der Clariant Masterbatches werden unter folgenden globalen Markennamen vertrieben: REMAFIN® Masterbatches und Compounds für Olefine; RENOL® Masterbatches und Compounds für technische Kunststoffe, Styrol und PVC; CESA® Additiv-Masterbatches; HYDROCEROL® chemische Treib- und Nukleierungsmittel; OMNICOLOR® universelle Farbmasterbatches; MEVOPUR® Farb- und Funktionsmasterbatches und Compounds für medizinische und pharmazeutische Anwendungen. Alle Markennamen sind eingetragene Warenzeichen von Clariant.

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