Irgastab RM 68

Da geht’s schneller rund

Rotationssintern beschleunigen ist möglich
Kein Verfahren, das üblicherweise im Focus der K-Branche steht, aber für viele Produkte unverzichtbar ist – und mit einigem Entwicklungspotenzial. In diesem Fall hat der Werkstoffentwickler Verbesserungen des Rotationssinters angestoßen.




Im Rotationssintern lassen sich große Hohlkörper aus Kunststoff, vor allem aus Polyethylen (PE), formen. Dazu gehören Tanks aller Art, Transportbehälter oder auch Freizeitartikel wie Kajaks und Spielzeug. Vorteile des Verfahrens sind die vielfältigen Designmöglichkeiten und vergleichsweise geringen Investitionskosten. Trotzdem birgt es einige Herausforderungen: Vergleichsweise lange Durchlaufzeiten und hohe Ofentemperaturen stellen außerordentliche Anforderungen an die Stabilität des Kunststoffs. Darüber hinaus ist das Verfahren sehr energieintensiv. Irgastab RM 68 ist ein auf diese Rahmenbedingungen abgestimmtes Additiv-System. Es soll den Sinterprozess und die Qualität des Endprodukts optimieren und Energie einsparen helfen.

Prozessoptimierung durch Spezialadditiv

Die patentierte Kombination verschiedener Stabilisatoren soll das Eigenschaftsprofil des Kunststoffs speziell für die Verarbeitung im Rotationsverfahren anpassen. In erster Linie wird das Aufschmelzverhalten des Polymers während des Formgebungsprozesses verändert. Durchlaufzeiten können so verkürzt und Ofentemperaturen verringert werden. Das ergibt auch ein breiteres Verarbeitungsfenster – ein wichtiger Aspekt, denn beim Rotationssintern sind häufig verschiedene Formen gleichzeitig in einer Maschine im Einsatz. Bei gleicher Verweilzeit im Ofen besteht die Gefahr, dass das Polyethylen in großen Formen nicht ausreichend aufschmilzt, in kleinen Formen hingegen schon abgebaut wird. Je breiter das Verarbeitungsfenster, umso robuster der Herstellungsprozess und desto besser die Qualität des Endprodukts.

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Die Wirkung des Spezialadditivs lässt sich anhand der Peak Internal Air Temperature (PIAT), der Lufttemperatur in der Hohlkörperform während der Verarbeitung der Prozessführung, beurteilen. Sie erlaubt, das Schmelz- und Kühlverhalten des Polymers während des Verarbeitungs-Zyklus abzubilden. Bei einer Ofentemperatur von 288 Grad Celsius beträgt die PIAT für das optimale Aufschmelzen eines drei Millimeter dicken Testkörpers aus Polyethylen, der konventionelle Stabilisatoren enthält, 233 Grad Celsius. Mit Irgastab RM 68 erreicht das Material laut Hersteller bereits bei einer PIAT von 210 Grad Celsius den optimalen Schmelzbereich. Daher benötigt der Testkörper auch insgesamt eine kürzere Zykluszeit, um das optimale Produktionsergebnis zu erzielen. Auf diese Weise seien bis zu 16 Prozent der Energie und damit Kosten im Vergleich zu Standard-Lösungen einzusparen – und das bei erhöhter Produktivität.
Eine Fallstudie zeige, wie sich die Wirkung des Spezialadditivs in konkreten Zahlen niederschlagen kann: In einer „Rock-and-Roll“- Maschine können mit einer herkömmlichen Additiv-Formulierung in drei Schichten à acht Stunden 44 Tanks mit 80 Liter Volumen hergestellt werden. Die Durchlaufzeit beträgt dabei 33 Minuten. Mit Irgastab könne die Durchlaufzeit auf 27 Minuten verringert werden. Diese Verkürzung bringt zehn zusätzliche Tanks pro Tag und Maschine. Bezogen auf ein Jahr (225 Arbeitstage) kann der Hersteller so etwa 2300 Tanks zusätzlich pro Maschine produzieren. Das Endprodukt weist zudem einen geringeren Gelbindex im Vergleich zur konventionellen Lösung und dazu bessere mechanische Eigenschaften auf. Für den einzelnen Hersteller variieren die Ergebnisse abhängig von Maschinentyp, Kunststoffeigenschaften, Teilegeometrie und Wanddicke. Aus diesem Grund hat die BASF ein Programm entwickelt, um die Einsparungen für den Kunden individuell berechnen zu können.

Produktiv, fest, lichtstabil

Kürzere Durchlaufzeiten können darüber hinaus zu einem geringeren Abbau anderer Additive im Kunststoff führen und so die Lebensdauer des Kunststoffteils verlängern. Aber auch andere Qualitätsmerkmale des Endprodukts werden mit dem Additiv-System positiv beeinflusst. So verringert es die Eigen-Verfärbung des Kunststoffs während der Verarbeitung und erhöht die Farbechtheit bei Stickoxid-Exposition. Durch eine bessere Stabilisierung der Polymerketten gegen Abbau werden die mechanischen Eigenschaften, besonders die Schlagfestigkeit verbessert. Darüber hinaus enthält das Additiv einen Lichtstabilisator, der den UV8-Bewitterungsstandard erfüllt. Dieser Standard garantiert nach 8000 Stunden Exposition in beschleunigter Bewitterung eine Bruchdehnung von mindestens 50 Prozent des ursprünglichen Werts. Das entspricht einer Außenanwendung in subtropischem Klima von mindestens drei Jahren. Das Additiv ist in Polyethylen von der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für indirekten Lebensmittelkontakt zugelassen.

Im Vergleich zu anderen Verfahren wie Blasformen oder Spritzgießen, ist das Rotationssintern ein Nischenverfahren. Nur etwa ein Prozent des insgesamt in Europa verarbeiteten Kunststoffs wird im Rotationsverfahren verarbeitet. Das neue Additiv wurde 2008 in den amerikanischen Markt eingeführt – bis heute der Hauptmarkt für das Rotationssintern. Aber auch im europäischen Markt ist das Verfahren seit Jahren eine Alternative zum Blasformen großer Hohlkörper, vor allem für Bauanwendungen, Spiel- und Sportgeräte sowie den Fahrzeug- und Maschinenbau.

Nischenverfahren behauptet sich

Grund dafür sind technologische Verbesserungen des Verfahrens. Entscheidend ist jedoch, dass das Rotationssintern im Vergleich zum technisch sehr anspruchsvollen Blasformen besonders bei kleineren Stückzahlen großer Hohlteile entscheidende Kostenvorteile erzielen kann. Durch die Zeit- und Energieeinsparungen, aber auch die qualitative Verbesserung des Endprodukts ist das Verfahren deutlich wettbewerbsfähiger.

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