Thermoplaste | leicht und nachhaltig
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Die Nachfrage nach nach neuen nachhaltigen Kunststoffen, die auch recycelbar sind, steigt. Das gilt auch für Thermoplaste, die häufig in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Neben einer Technologie zur Materialmodellierung, die den Kohlenstoffanteil in Kunststoff um 60 % reduziert, finden Sie hier weitere Thermoplast Neuheiten, mit denen sich u. a. Gewicht einsparen und weitere Vorteile erschließen lassen.
Inhalt
- Thermoplaste 2024 – Das Wichtigste in Kürze
- Thermoplast Innovationen
- Nachhaltige Thermoplaste digitalisiert für die Automobilindustrie
- Farbstabiles, maßgeschneidertes Polyamid für Elektroautos
- Thermoplastisches Polyimid für Hochtemperatur Anwendungen
- Korrosionsarme Polyamide mit sehr langen Werkzeug Standzeiten
- Polymerspezifische Kunststoff Lösungen für die Elektromobilität
- Fließverbesserer für die volle Polyamid Bandbreite
- Polyamid setzt Maßstäbe für die Brennstoffzelle
- Neuartige Füllstoffe für Thermoplaste und Duroplaste
- Thermoplast für die Ladeluftstrecke im Verbrennungsmotor
- Formstabiler Kunststoff und Alternative zu POM
- Lebensmittelechter Kunststoff für 3D-Drucker
- Lauramid erhält neue DIN Bezeichnung
- Kabelummantelung für 1000 Volt Hochspannung im Elektroauto
- Häufig gestellte Fragen
Thermoplaste 2024 – Das Wichtigste in Kürze
Aktuelle Entwicklungen zeigen einen starken Trend zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Thermoplasten. Biobasierte und biologisch abbaubare Thermoplaste gewinnen an Bedeutung, um den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. Ein herausragendes Beispiel für Innovation ist Polymilchsäure (PLA), ein biobasierter Thermoplast, der aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird und in Verpackungen sowie im 3D-Druck verwendet wird. PLA steht an der Spitze der Entwicklungen, da er eine vielversprechende Alternative zu traditionellen erdölbasierten Kunststoffen bietet.
Zudem sehen wir Fortschritte bei hochleistungsfähigen Thermoplasten wie Polyetheretherketon (PEEK), der wegen seiner extremen Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Chemie-Widerstand in anspruchsvollen Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik eingesetzt wird.
Thermoplast Innovationen
Verfolgen Sie die Entwicklung von Thermoplasten und entdecken Sie zahlreiche Einsatzfälle:
Nachhaltige Thermoplaste digitalisiert für die Automobilindustrie
24.01.2023 | Sumika Polymer Compounds Europe (SPC Europe) und Hexagon Manufacturing Intelligence arbeiten gemeinsam daran, die Leistung neuer nachhaltiger Thermoplaste (PP) für die Automobilindustrie zu digitalisieren. Ingenieure können auf Basis von diesen Thermoplasten recycelbare Bauteile entwickeln und so die Kohlenstoffbilanz künftiger Fahrzeuge reduzieren.
Plastik Recycling aus und für die Industrie u. a. Anwendungen
Die Materialien Thermofil HP aus Kurzglasfaser Polypropylen (GF-PP) und Thermofil Circle aus rezykliertem Polypropylen (GF-rPP) von Sumika Polymer Compounds profitieren von nachhaltigen Herstellungs- und Recyclingverfahren und bieten den Automobilherstellern Eigenschaften wie eine Leistungsfähigkeit, die mit herkömmlichen technischen Kunststoffen vergleichbar ist. Jedoch bieten die neuen Thermoplaste eine bis zu 60 % geringere Kohlenstoffbilanz.
Ein zunehmender Anteil der heutigen PP Kunststoffe wird im Vergleich zu Polyamiden (PA) zurückgewonnen und recycelt. Von denen werden bis zu 70 % in Abfall-zu-Energie Initiativen verwendet oder landen auf Deponien. Hier gibt es noch erheblichen Verbesserungsbedarf. Die neuen recycelten Thermoplaste von Sumika sind für die Kreislaufwirtschaft konzipiert. Die Kunststoffe tragen zur Reduzierung von Kunststoff-Abfällen am Ende der Lebensdauer von Fahrzeugen bei.
Thermoplaste reduzieren Gewicht und erhöhen Energieeffizienz
Kunststoffe können bis zu 20 % des Gesamtgewichts eines Autos ausmachen. Ihre Anwendungen nehmen mit dem fortschreitenden Ersatz von Metallen zu. Der Einzug der Elektromobilität hat den Bedarf an Leichtbauteilen erhöht. Hiermit werden die Energieeffizienz von Fahrzeugen maximiert und das beträchtliche Gewicht von Akkupacks verringert. Zudem müssen die Entwickler auch Eigenschaften wie die Umweltverträglichkeit während des gesamten Lebenszyklus berücksichtigen.
Weltweit erstes Urban Bike aus recyceltem Kunststoff
„Begrenzte Daten zum Material Verhalten behindern nachhaltige Innovationen in der Elektromobilität, weil die Automobilentwickler neue Werkstoffe nicht den strengen virtuellen Haltbarkeits- und Sicherheitstests unterziehen konnten, welche für die Zulassung im Automobilbereich notwendig sind“, sagte Guillaume Boisot, Leiter des Center of Excellence Material bei Hexagon. „Unsere einzigartige Multiskalen Technologie zur Materialmodellierung beschleunigt die Einführung der bahnbrechenden recycelten Thermoplaste von SPC Europe. Sie gestattet es den Produktentwicklern, Bauteile präzise zu simulieren und den etablierten Tests und Validierungen in der Automobilindustrie zu unterziehen.“
Software bewerter Design von Thermoplasten
Mit den zur Verfgügung gestellten technischen Daten können Entwickler thermoplastische Kunststoffe in neuen Designs bewerten. Ersetzen sie dann herkömmliche technische Kunststoffe, können damit nachhaltigere Fahrzeuge hergestellt werden. „Unsere Thermofil kurzglasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffe bieten eine gleichwertige Leistung wie herkömmliche technische Kunststoffe und gleichzeitig einen viel geringeren CO2 Fußabdruck. Mit ihnen lassen sich die Design Herausforderungen bestens erfüllen, die eine nachhaltige E-Mobilität mit sich bringt“, sagte Bruno Pendélio, Marketingmanager für SPC Europe. „Mit der Gewichtung der Automobilbauteile unserer Kunden lassen sich physische Materialprüfungen und Prototypenbau reduzieren.“
Material und Filament 3D Drucker – langlebig!
Die Kooperationspartner führen ein detailliertes und strenges Test- und physikalisches Validierungsprogramm durch, um hochpräzise mehrskalenbasierte Verhaltensmodelle für die thermoplastischen Kunststoffe an recycelten PP-Typen zu erstellen. Jede Materialqualität verfügt über ein Modell, das die mechanische und ökologische Leistung der Thermoplaste über den gesamten Leben-Zykluss eines Bauteils simuliert. Auf die verschlüsselten unternehmenseigenen Material Modelle können die Kunden von SPC Europe über die Digimat-Software von Hexagon zugreifen. Digimat ist mit gängigen CAE Softwaretools wie MSC Nastran, Marc und Software von Drittanbietern kompatibel. Es lassen sich genaue Analysen mit etablierten digitalen Engineering Workflows durchführen.
Farbstabiles, maßgeschneidertes Polyamid für Elektroautos
11.05.2022 | Mit dem Ultramid A3U44G6 DC OR (PA66 - GF30 FR) erweitert BASF das Portfolio an flammgeschützten technischen Kunststoffen bei der Herstellung von Elektrofahrzeugen. Bei dem bereits bewährten Ultradur (PBT) kann die Farbstabilität besonders in dem branchenweit stark nachgefragten Orange (RAL 2003) weitestgehend gewährleistet werden.
Thermoplastisches Polyimid für Hochtemperatur Anwendungen
01.09.2021 | Das thermoplastische Polyimid Aurum ist ein hoch hitzebeständiger Super-Engineering Kunststoff mit hoher Produktionseffizienz im Spritzgussbereich. Das Thermoplast stellt die konventionelle Meinung infrage, dass Polyimid zwar sehr leistungsfähig, aber nur schwer zu verarbeiten ist. Bieglo stellt als Distributor für PI Meldin von Saint-Gobain das PI Portfolio vor.
Korrosionsarme Polyamide mit sehr langen Werkzeug Standzeiten
15.06.2020 | Die halogenfreien, flammgeschützten (HFFR) Technyl One Polyamide von Domo (Vertrieb: Ultrapolymers) ermöglichen in der zweiten Generation sehr lange Werkzeugstandzeiten. Die Korrosivität der Polyamide ist erheblich geringer als die von Vergleichstypen. Die HFFR Polyamide ermöglichen besonders lange Standzeiten von Werkzeugen.
Polymerspezifische Kunststoff Lösungen für die Elektromobilität
17.10.2019 | Rowa Masterbatch hat für nahezu alle Kunststoffe polymerspezifische Lösungen – 160 verschiedene Polymerträger werden derzeit eingesetzt. Neue Anforderungen und Produktbedarfe aus dem Marktumfeld E-Mobility können bereits heute kundenspezifisch bedient werden.
Ein Beispiel ist der Kunststoff PBT, der für die High Voltage Kennfarbe Orange eingesetzt wird. Aber auch hochtemperaturbeständige thermoplastische Kunststoffe wie PA66, PPA, PPS etc. kommen hier zum Einsatz.
Ein weiteres Einsatzgebiet für Rowalid-Masterbatches im Elektrofahrzeug sind die Bordnetze, die mit Kabelbäumen über Steckverbinder verbaut werden. Diese Steckverbinder sind in entsprechenden Signalfarben hergestellt, um einfaches, fehlerfreies Verbinden zu gewährleisten. Übliche Kunststoffe dafür sind PBT und TPU.
Schon jetzt liefert das Unternehmen die gewünschten Farbeinstellungen in diesem Sektor. Für spezielle Farbcodierungen im Zusammenspiel mit den jeweiligen Polymeren bei Bauteilen im E-Auto können polymerspezifische Farbkonzentrate innerhalb kürzester Zeit hergestellt werden.
Fließverbesserer für die volle Polyamid Bandbreite
25.09.2019 | „Brüggolen TP-P1810“ von Brüggemann ermöglicht erstmals eine signifikante Verbesserung der oft kritischen Fließeigenschaften von Polyphthalamiden (PPA, wie PA6T, PA6T/6I, PA6T/6.6 etc.) unter Erhalt des mechanischen Eigenschaftsprofils. Compoundierer und Spritzgießer können damit das Verarbeitungsfenster deutlich verbreitern.
Polyamid setzt Maßstäbe für die Brennstoffzelle
12.03.2019 | Joma-Polytec und Mercedes-Benz Fuel Cell ist es gelungen, einige Komponenten des Brennstoffzellen Systems aus dem technischen-Kunststoff „Ultramid“ von BASF herzustellen. Eingesetzt wird er serienmäßig im neuen „Mercedes GLC F-Cell“, der mit einer Kombination aus Brennstoffzelle und nachladbarer Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet ist.
Neuartige Füllstoffe für Thermoplaste und Duroplaste
19.09.2016 | Der Einsatz von elektrischen Bauelementen mit hoher energetischer Dichte fordert eine effiziente Ableitung der entstehenden Wärme bei gleichzeitiger Beibehaltung der elektrischen Isolator Eigenschaften der verwendeten Kunststoffmaterialien. HPF The Mineral Engineers hat neuartige Füllstoffkonzepte für Thermoplaste und Duroplaste entwickelt.
Durch die langjährige Erfahrung bei der Aufbereitung und Veredelung mineralischer Füllstoffe ist es nun mit Silatherm und den Weiterentwicklungen Silatherm Plus sowie Silatherm Advance gelungen, Füllstoffe zu entwickeln, die eine deutliche Steigerung der Wärmeleitfähigkeit in Kunststoffen bewirken.
Mit einer speziell oberflächenmodifizierten Silatherm Plus Type konnten beispielsweise in Epoxidharz Gießmassen Werte von über 4 W/mK erzielt werden. Gleichzeitig verleihen diese Füllstoffe Thermo- und Duroplasten bessere mechanische Festigkeiten.
Thermoplast für die Ladeluftstrecke im Verbrennungsmotor
12.10.2016 | Die BASF reagiert auf die Weiterentwicklung der Motorenkonzepte mit einem abgestimmten Portfolio von Polyamid PA6 und PA66 Typen, die die gestiegenen Anforderungen an die eingesetzten Materialien, ihre mechanischen Eigenschaften und Temperaturen Beständigkeit erfüllen.
Formstabiler Kunststoff und Alternative zu POM
31.07.2014 | Der PET-P-Werkstoff „Ertalyte“ von Quadrant hat teilweise bessere Eigenschaften als das weitverbreitete POM und kann dieses in vielen Fällen ersetzen. Im Vergleich zu POM hat PET-P einen geringeren Verschleiß und eine bessere Maßhaltigkeit. Im Polymer Center von Sahlberg wird der Werkstoff nach den individuellen Wünschen der Kunden zugeschnitten und weiterbearbeitet.
Lebensmittelechter Kunststoff für 3D-Drucker
14.01.2014 | Mit PP (Polypropylen) schließt German Reprap jetzt eine wichtige Lücke im Angebot an Verbrauchsmaterial für 3D-Drucker. Damit können nun auch gefahrlos Teller, Tassen oder andere Behälter für Lebensmittel sowie Kinderspielzeug gedruckt werden. Das exklusiv hergestellte Material ist lebensmittelecht und entspricht den US-amerikanischen Regularien für Lebensmittelsicherheit (FDA) und den entsprechenden Standards der EU.
Polypropylen (PP) ist ein teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff. Das lebensmittelechte Material eignet sich zur Herstellung von Objekten, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen oder als Spielzeug für Kinder eingesetzt werden. Vergleichbar mit vielen PP-Produkten aus dem Alltag (Butterbrotdosen, Küchenutensilien, etc.) hat das Material eine leicht seifige Haptik und weist eine leichte Flexibilität auf.
PP lässt sich mit bester Schichthaftung bei 210 °C sehr gut drucken. Auch auf kaltem Druckbett haftet das Material sehr gut, wobei die erste Schicht tief aufzutragen ist. Auf einem heißen Druckbett bei 80° bis 90 °C ist die Haftung ideal. Mit PP gedruckte Teile sind sehr elastisch und auch bei dünnen Strukturen recht stabil. PP kann mit allen Druckern verwendet werden, die über ein 3 mm Hot-End verfügen. Allerdings erfordert PP ein spezielles Druckbett, das in den Größen 460 x 400 x 2 mm und in 230 x 230 x 2 mm für Protos V2 und andere Drucker des Anbieters erhältlich ist. Das PP-Filament gibt es in schwarz und in 3 mm Strangdicke.
Lauramid erhält neue DIN Bezeichnung
24.05.2012 | Der Hightech Kunst Stoff Lauramid von Handtmann Elteka erhält ein neues Werkstoffkurzzeichen. Das bisher nach DIN mit "PA 12 G" bezeichnete Gusspolyamid heißt gemäß aktueller EU DIN EN 15860 nun "PA 12 C". Das Hochleistungs Kunst Stoff Polyamid Lauramid spielt seine Vorteile gegenüber einfacherem Kunststoff u. a. durch seine spezielle Herstellungsart aus.
Kabelummantelung für 1000 Volt Hochspannung im Elektroauto
16.07.2010 | So müssen diese Kabel von Elektroautos und Hybridfahrzeuge müssen bedingt durch Hochspannungen bis zu 1000 Volt und entsprechend hohe Ströme deutlich stärkere Temperaturen und Überhitzung aushalten als ihre Vorgänger. BASF hat für eine robuste Kabelummantelung seine thermoplastischen Polyurethane (TPU) um das Elastollan 785 A 10 HPM (high performance) ergänzt.
Häufig gestellte Fragen
Was sind Thermoplasten Beispiele?
Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich bei Erwärmung plastisch verformen lassen und bei Abkühlung wieder erstarren. Sie sind wiederholt schmelz- und formbar, was sie ideal für zahlreiche industrielle Anwendungen macht. Hier sind einige der wichtigsten Arten:
- Polyethylen (PE)
- LDPE (Low-Density Polyethylene) wird verwendet für Plastiktüten, Folien und Flaschen.
- HDPE (High-Density Polyethylene) findet Anwendung in Rohren, Behältern und Tanks.
- Polypropylen (PP) wird in der Automobilindustrie, für Verpackungen, Textilien und Haushaltswaren eingesetzt.
- Polyvinylchlorid (PVC)
- Hart-PVC findet Verwendung in Rohren, Fensterrahmen und Profilen.
- Weich-PVC findet Einsatz in Schläuchen, Kabelummantelungen und Fußbodenbelägen.
- Polystyrol (PS)
- Expandiertes Polystyrol (EPS) findet man in Verpackungen und Dämmstoffen.
- Hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) eignet sich für Gehäuse, Spielzeug und Displayverpackungen.
- Polyethylenterephthalat (PET) findet Verwendung in Getränkeflaschen (PET-Flaschen), Lebensmittelverpackungen und Textilfasern.
- Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) findet Einsatz in Automobilteilen, Spielzeugen (z.B. LEGO) und Gehäusen für Elektrogeräte.
- Polymethylmethacrylat (PMMA) ist bekannt als Acrylglas und ist zu finden in Leuchten, Schildern und optische Linsen.
- Polycarbonat (PC) ist hochfest und transparent und wird verwendet für Schutzbrillen, CDs und elektronische Gehäuse.
- Polyamid (PA, Nylon) wird verwendet in Textilien, Zahn- und Kugellagern, sowie technischen Komponenten.
- Polyoxymethylen (POM) ist bekannt für seine hohe Festigkeit und Steifigkeit, verwendet in Präzisionsteilen wie Zahnrädern und Lagern.
Was passiert beim Erwärmen von Thermoplasten?
Beim Erwärmen von Thermoplasten durchlaufen diese Kunststoffe eine Phase der plastischen Verformung. Hierbei gibt es drei zentrale Stadien:
- Erweichung: Bei moderater Erwärmung erreichen Thermoplaste ihren Glasübergangspunkt. In diesem Zustand beginnen sie, weicher und flexibler zu werden. Dieser Prozess ist reversibel, das heißt, beim Abkühlen nehmen die Materialien ihre ursprüngliche Festigkeit wieder an.
- Schmelzen: Bei der Erhöhung der Temperatur erreichen Thermoplaste ihren Schmelzpunkt. Sie werden flüssig und können in verschiedene Formen gegossen oder extrudiert werden. Dieser Zustand ermöglicht es, den Kunststoff für unterschiedliche Anwendungen zu verarbeiten.
- Verarbeitung und Verfestigung: Im flüssigen Zustand lassen sich Thermoplaste leicht formen und verarbeiten. Nach der gewünschten Formgebung werden sie abgekühlt, wodurch sie erstarren und ihre neue Form beibehalten. Eine Wiedererwärmung ist möglich. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, ohne dass die Materialeigenschaften signifikant beeinträchtigt werden.
Diese thermoplastischen Eigenschaften machen Materialien wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) äußerst vielseitig und wiederverwendbar in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen.
Thermoplaste zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, wiederholt erweicht und gehärtet zu werden, ein Unterschied des Materials zu Duroplasten und Elastomeren, die bei Erwärmung irreversibel aushärten oder zersetzt werden.
Sind Thermoplasten elastisch?
Thermoplaste sind im Allgemeinen nicht als elastisch zu bezeichnen. Ihre mechanischen Eigenschaften variieren stark, aber sie weisen typischerweise folgende Eigenschaften auf: Formbarkeit bei Erwärmung, Steifigkeit und Härte, Begrenzte Flexibilität. Im Gegensatz zu Thermoplasten sind Elastomere hochgradig elastisch und kehren nach Dehnung in ihre ursprüngliche Form zurück.
Wie stabil ist Thermoplast?
Thermoplaste sind sehr stabil und bieten ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Steifigkeit. Sie sind chemisch beständig gegen viele Säuren, Laugen und Lösungsmittel. Zudem zeigen sie gute thermische Stabilität im normalen Betriebs-Temperaturbereich und können je nach Typ auch UV- und wetterbeständig sein.
Was haben die Van der Waals Kräfte mit Termoplasten zu tun?
Johannes Diderik van der Waals ist durch seine Entdeckung der van-der-Waals-Kräfte bedeutend für die Thermoplaste, weil sie die schwachen intermolekularen Kräfte, die zwischen Molekülen wirken, erkannt hat. Diese Kräfte beeinflussen die physikalischen Eigenschaften von Thermoplasten erheblich, da sie zur Stabilität und zum Verhalten der polymeren Molekülketten beitragen. Thermoplaste, wie Polyethylen und Polypropylen, profitieren von diesen Kräften, die die Molekülketten zusammenhalten und ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften bestimmen. Die van-der-Waals-Kräfte sind somit fundamental für das Verständnis und die Entwicklung von Thermoplasten.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: BASF, Bieglo, Brüggemann, HPV, German-Raprep, Handtmann, Hexagon, Lehvoss, Quadrant, Rowa, Sahlberg, Sumika, Ultrapolymers.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.