Abfallvermeidung bei Verbundwerkstoffen: Additive optimieren Nachhaltigkeit und Effizienz

Recycling-Quoten zu verbessern und damit den Verbrauch von Ressourcen zu verbessern, ist heutzutage eine der herausragenden Aufgaben bei der Entwicklung und Produktion von Verbundwerkstoffen. Dazu gilt es Abfälle zu reduzieren und Produktionsreste in den Fertigungsprozess zurückzuführen, was ein bedeutenden Faktor zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der Kunststoffverarbeitung darstellt.

So ermöglichen neu entwickelte  Polymerstabilisatoren eine erhebliche Steigerung des Rezyklatanteils bei der Herstellung und erlauben es, mit großer Geschwindigkeit zu produzieren. Folienschäden werden vermieden und eine gleichbleibende, ununterbrochene Produktion wird gewährleistet. Dabei zeigen Versuche mit 30 Prozent Rezyklatanteil und der Verwendung des Polymerstabilisators eine Verringerung der Folienstippen um bis zu 25 Prozent.

Nicht nur für Verarbeiter von Verpackungsfolien, sondern auch für Hersteller von Kunststoffbauteilen für die Transport­ oder Elektronik-Industrie sind nachhaltige Lösungen gefragt, schreiben die Autoren Dr. Diederik Cioyvaerts und Dr. Christian Battenberg (Global Segment Manager Processors, BL) in der Fachzeitschrift „Plastverarbeiter 1/20“. Dabei steht nicht nur die Wiederwertung von Bauteilen im Fokus, sondern auch der Einsatz von Materialien, die zu einer verbesserten Nachhaltigkeit beitragen. Infolgedessen werden bei Transportanwendungen zunehmend Kunststoffe verwendet, um so das Gewicht der Transportmittel sowie deren Treibstoffverbrauch zu reduzieren. Für anspruchsvolle Bauteile werden vermehrt Faserverbundwerkstoffe eingesetzt. Um ihre ausgereiften Materialeigenschaften weiter an die geforderten Zielwerte hinzufuhren, kommen unterschiedliche Additive, wie beispielsweise Flammschutzmittel  zum Einsatz. Dies ist aufgrund des hohen Kohlenstoff­ und Wasserstoffgehalts der zugrundeliegenden Kunststoffe und der damit verbundenen leichten Entflammbarkeit von wesentlicher Bedeutung.

Nachhaltigkeit benötigt Flammschutz bei Faserverbundwerkstoffen

Durch die Verwendung von flammgeschützten Faserverbundwerkstoffen, auch für Strukturbauteile, kann das Gewicht von Fahrzeugen reduziert werden. Dabei kommen kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe zum Einsatz – wie etwa Thermoplaste, aber vor allem Duroplaste, z.B. Epoxidharz-Systeme. Besonders für die stetig wachsende Elektromobilität sind diese Gewichtsersparnisse und die damit erhöhte Reichweite ein entscheidender Vorteil. Dabei muss berücksichtigt werden, dass jeder Anwendungsbereich andere Brandschutznormen hat, die  sich  sogar von Land zu Land unterscheiden können.

Flammschutzmittel müssen daher sorgsam ausgewählt und auf das verwendete System abgestimmt werden. Dabei beeinflusst die chemische Natur des Flammschutzmittels und dessen Zersetzungsprodukte im Brandfall sowie deren Interaktion mit dem Kunststoff die Wirkungsweise und Effektivität, so die Schweizer Autoren. Somit ist die Auswahl der passenden Flammschutzmittels gar nicht trivial – und benötigt im Gegenteil viele Tests, Erfahrung und chemisches Fachwissen.

Bei der Flammwidrigkeit sind als Additive eingesetzte, halogenfreie Lösungen heute der Benchmark, um in einer umweltverträglichen Weise das Ausbreiten eines Feuers oder die Entflammung von Kunststoff-Bauteilen zu verhindern. Neben den existierenden additiven Flammschutzmitteln lässt sich im Markt eine steigende  Nachfrage  nach  im  Harz  löslichen und  reaktiven Additiven erkennen. Ein großer Vorteil ist die hierdurch zu erzielende leicht erhöhte Viskosität im Vergleich mit pulverförmigen Mitteln.

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