Nachhaltige Polyamidverarbeitung

Prozesshilfsmittel aus dem Bio-Regal

Polyamide, besonders Polyamid 6 und 6.6, spielen bei technischen Kunststoffen eine wichtige Rolle. Das gilt speziell im Automobil-Bereich - auch im Motorraum - sowie bei elektrischen und elektrotechnischen Anwendungen. Um die enorme Bandbreite an Anwendungen zu ermöglichen, werden unterschiedliche Additive in verschiedenen Dosierungen in der Kunststoffe dispergiert. Einige lassen sich mit bio-basierten Alternativen ersetzen.

Nicht nur hinsichtlich Nachhaltigkeit, sondern auch bei der technischen Leistungsfähigkeit können biobasierte Additive überzeugen. © shutterstock

Ohne entsprechend geeignete Verarbeitungshilfen und Additive können Polyamidcompounds nicht hergestellt werden. Vor allem Gleitmittel werden hier benötigt um drei wichtige Anforderungen bei der Verarbeitung zu erfüllen:

  • Äußere Gleitwirkung, das heißt Trennwirkung zwischen Polymerschmelze und heißer Metalloberfläche des Werkzeugs.
  • Fließverbesserung um komplexe Bauteilgeometrien zu füllen.
  • Dispergierung von Pigmenten, Füll- und Verstärkungsstoffen um Agglomeratbildung zu vermeiden.

Üblicherweise werden hierzu beispielsweise Montansäureester verwendet, die wegen ihrer thermischen Stabilität und guter äußerer Gleitwirkung sowie effizienten Dispergierwirkung eingesetzt werden.

Additive aus Basis erneuerbarer Rohstoffe
Im Zuge der wachsenden Anforderungen in Bezug auf Nachhaltigkeit hat Clariant nun zusätzlich zu den etablierten Montanwachsen die neue Produktreihe Licocare RBW (rice bran wax) entwickelt. Diese Lösungen werden auf Basis nachwachsender Rohstoffe, genauer auf Basis von Reiskleie, hergestellt. Rohes Reiskleiewachs ist ein Nebenprodukt, das bei der Gewinnung von Reisöl aus Reiskleie anfällt, und in nahezu unbegrenzten Mengen zur Verfügung steht. Es ist für die weitere Verwertung in der Nahrungsmittelindustrie ungeeignet und konkurriert somit nicht mit dem Lebensmittelbedarf. Dieses rohe Reiskleiewachs wird chemisch und physikalisch modifiziert, so dass es ein ähnliches Eigenschafts- und Anwendungsprofil wie die seit langem im Markt bekannten Montanwachse aufweist. Die Einführung von Licocare RBW ist, so Clariant, ein wichtiger Schritt zur Entwicklung nachhaltiger Alternativen zu bestehenden, braunkohlebasierten Lösungen im Bereich der Gleitmittel.

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Nachhaltigkeit ist aber nur eine Seite der Medaille. Ebenso wichtig ist die technische Leistungsfähigkeit der Produkte. Manche "grüne" Produkte können die hohen Anforderungen der Kunststoffindustrie nicht voll erfüllen. Dadurch sehen sich einige Kunststoffverarbeiter mit einem Zielkonflikt zwischen Leistung und Nachhaltigkeit konfrontiert. Licocare RBW soll in zweifacher Hinsicht überzeugen.

Für die Anwendung in Kunststoffen wie Polyamid wurden zwei Typen entwickelt: RBW 102, ein polares Reiskleiewachs, und RBW 300 ein teilweise verseiftes Reiskleiewachs. Daneben wurde mit RBW 106 ein hochpolares Reiskleiewachs entwickelt, das in Kunststoffen eher eine untergeordnete Rolle spielt und in erster Linie in Agraranwendungen und Emulsionen verwendet wird.

Betrachtet man als erstes die Farbwerte der RBW-Typen im Vergleich zu den Montansäureesten als jeweiliges Pendant, fällt auf, dass die Licocare RBW Produkte vor und nach einer thermischen Belastung einen Farbvorteil gegenüber den Montanwachsen durch geringere Verfärbung aufweisen. In Polyamiden wurden die Eignung der Licocare Produkte nach verschiedenen Kriterien geprüft, um die eingangs erwähnten Hauptaufgaben der Gleitmittel charakterisieren: Fließverbesserung, Trenn- und Dispergierwirkung.

Anwendungen in Polyamid 6 und 6.6
Hier habe sich gezeigt, dass die Licocare RBW-Lösungen den marktführenden Montanwachsen in Bezug auf diverse technische Aspekte ebenbürtig, teilweise sogar überlegen sind. Besonders in der Trennwirkung weisen die Produkte demnach eine bessere Leistung bei gleicher Einsatzkonzentration (jeweils 0,3 Prozent) auf. Dies gilt sowohl für unverstärkte PA 6-Compounds und für glasfaserverstärktes PA 6.

Auch bezüglich der Dispergierwirkung in einem PA 6-basierten Masterbatch (30 Prozent Pigment Fastblue BG, jeweils 3 Prozent Dispergieradditiv) seien hohe Farbstärke und niedrigem Druckfilterwert im Vergleich zu den üblich eingesetzten Montansäureestern Amidwachsen und Stearaten erreicht worden.

Biobasierte, nachhaltige Additive können auch auf technischer Seite überzeugen und verbesserte Eigenschaften zu etablierten Produkten aufweisen. Gute technische Leistungswerte der Licocare Produkte hinsichtlich typischen Gleitmitteleigenschaften wie Trennwirkung, Fließverbesserung und Dispergierwirkung seien außer bei Polyamid auch bei einer Reihe weiterer Polymere wie Polyester, PC, TPU und PLA festgestellt werden.

Die Entwicklung weiterer RBW Typen ist laut Clariant im Gange. In naher Zukunft soll eine vollverseifte Variante auf den Markt kommen, das analog zu vollverseiften Montanwachsen in teilkristallinen Polymeren wie Polyamide und Polyester neben der exzellenten Gleiteigenschaften eine nukleierende Wirkung aufweist um die Zykluszeiten im Spritzguss zu reduzieren und den Ausstoß damit zu steigern - bei gleichzeitig verbesserten mechanischen Eigenschaften und höherer Kristallinität.

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