Warum Thermoplaste so einzigartig sind

Thermoplaste sind die wichtigste Kunststoffklasse in der Industrie. Sie verbinden reversible Formbarkeit, kosteneffiziente Verarbeitung und Recyclingfähigkeit mit einem breiten Eigenschaftsspektrum. Je nach Struktur – linear oder leicht verzweigt, amorph oder teilkristallin – variieren zentrale Thermoplaste Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Festigkeit, Zähigkeit oder Transparenz. Ihr Einsatz reicht von Standardprodukten bis hin zu hochspezialisierten High-Performance-Bauteilen.

Das Besondere: Thermoplaste lassen sich bei Erwärmung beliebig oft verformen und beim Abkühlen wieder verfestigen – ohne chemische Veränderung. Damit unterscheiden sie sich klar von Duroplasten, die irreversibel aushärten, sowie von Elastomeren, die zwar elastisch, aber nicht schmelzbar sind.

Eine Sonderstellung nehmen thermoplastische Elastomere (TPE, TPU) ein: Sie kombinieren die Schmelzbarkeit der Thermoplaste mit der Elastizität klassischer Elastomere und eröffnen zusätzliche Möglichkeiten für flexible Anwendungen.

Durch den Einsatz von mineralischen Füllstoffen von HPF The Mineral Engineers lassen sich Thermoplaste gezielt in ihren Eigenschaften verstärken – beispielsweise in Bezug auf Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Wärmeleitfähigkeit oder Flammschutz. Auf diese Weise entstehen maßgeschneiderte Werkstoffe für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

Die Struktur von Thermoplasten basiert auf langen Polymerketten, die entweder linear oder leicht verzweigt aufgebaut sind. Im Gegensatz zu Duroplasten besitzen sie keine dauerhaften Vernetzungen, was ihre reversible Verformbarkeit ermöglicht. Je nach Anordnung der Ketten unterscheidet man zwischen amorphen Thermoplasten, bei denen die Molekülketten ungeordnet vorliegen und oft transparent sind, und teilkristallinen Thermoplasten, die geordnete Bereiche enthalten (z. B. PE, PA). Diese Kristallinität verleiht höhere Festigkeit, Steifigkeit und chemische Beständigkeit, reduziert jedoch die Transparenz.

Eigenschaften im Überblick:

• reversible Formbarkeit, schmelzbar mehrfach formbar
• thermische Beständigkeit: Standardtypen bis ca. 100 °C, Hochleistungsthermoplaste bis über 250 °C
• mechanisch: von flexibel (PE, PP) bis hochfest (PA, PEEK)
• chemisch: beständig gegenüber vielen Säuren, Laugen und Lösungsmitteln
• Transparenz und Festigkeit variieren je nach Struktur der Thermoplaste
• Additive und HPF Füllstoffe verbessern die mechanischen Eigenschaften

HPF fokussiert vor allem auf Polyamid, Polypropylen und Polyethylen, da unsere Füllstoffe diese Polymere besonders gut optimieren können.

Thermoplaste entstehen durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition. Je nach Prozess bilden sich lineare oder verzweigte Polymerketten, die amorph oder teilkristallin vorliegen können. Diese Struktur der Thermoplaste bestimmt zentrale Thermoplaste Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Transparenz oder Festigkeit.

Bei der Verarbeitung kommt es sowohl auf den Materialzustand als auch auf exakt abgestimmte Maschinenparameter an. Granulat (Compounds) oder Pulver muss sauber, homogen und bei hygroskopischen Typen wie PA oder PET sorgfältig getrocknet sein, um konstante Schmelz- und Fließeigenschaften sicherzustellen. Die Struktur erfordert eine präzise Temperatur- und Druckführung: Zu niedrige Temperaturen verhindern das vollständige Aufschmelzen, zu hohe führen zum Materialabbau. Ebenso beeinflusst die Abkühlrate den Kristallisationsgrad und damit Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Transparenz. Auch die Verweilzeit im Zylinder sollte kurz gehalten werden, um thermische Schädigungen zu vermeiden.

Wichtige Verarbeitungsverfahren

• Spritzgießen – komplexe Formteile in großen Stückzahlen
• Extrusion – Folien, Rohre, Profile
• Thermoformen/Formpressen – Verpackungen, Blister
• Blasformen – Hohlkörper wie Flaschen, Tanks
• 3D-Druck (FDM) – Prototyping, Kleinserien

Entscheidende Einflussfaktoren sind neben der richtigen Rezeptur und Mischung vor allem Schmelztemperatur, Viskosität, Abkühlrate und Materialfeuchtigkeit.

Der Einsatz mineralischer Füllstoffe kann die mechanischen Eigenschaften von Thermoplasten aufgrund ihrer unterschiedlichen spezifischen Besonderheiten wie Morphologie, Härte oder Oberflächenbeschaffenheit positiv beeinflussen und bietet so ein interessantes Spektrum an neuen Möglichkeiten. So lassen sich Thermoplaste gezielt modifizieren durch: höhere Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit, verbesserte Chemikalien- und/oder UV-Beständigkeit sowie erhöhte Flammhemmung.

Wenn Sie mehr über den Einsatz unserer Füllstoffe in Ihrem Fertigungsprozess wissen möchten, schreiben Sie uns! Wir helfen gerne weiter.

Thermoplaste sind wegen ihrer Recyclebarkeit besonders nachhaltig – sie lassen sich mehrfach einschmelzen und neu verformen. Sortenreines Material ermöglicht effizientes mechanisches Recycling. Thermoplaste spielen eine entscheidende Rolle in der Kreislaufwirtschaft und erfüllen heute politische und regulatorische Anforderungen.

Verunreinigte post-consumer oder post-industrial Kunststoffabfälle stellen eine große Herausforderung für die Kreislaufwirtschaft dar, da das von der Industrie geforderte Qualitätsniveau häufig nicht erreicht werden kann. Besonders das Geruchsprofil der Rezyklate sorgt oft für Unzufriedenheit. Die unangenehmen Gerüche, die aus den Verunreinigungen oder im Recycling-Prozess entstehen können, sind problematisch, wenn man beispielsweise an die Verwendung im Automobilinnenraum denkt.

HPF The Mineral Engineers bietet spezielle Additive zur Geruchsoptimierung an. Die Geruchsabsorber auf Mineralbasis der Produktreihe RESCOFIL^® wurden mit einem Anteil von 5 Gew.-% in einem Doppelschneckenextruder in ein Post-Consumer-Polypropylen-Rezyclat eingemischt. Das resultierende Produkt wurde einer olfaktometrischen Prüfung nach der Norm VDA 270 unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe der neuentwickelten RESCOFIL^® Füllstoffe die Geruchsintensität des Rezyklats deutlich unter den Schwellenwert von 3 senkt und so nicht mehr als störend empfunden wird.

Thermoplaste finden sich in nahezu allen Industriebereichen:

Polypropylen
Polypropylen kommt in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. Es wird u. a. durch Spritzguss zu Teilen für die Elektrotechnik, den Automobilbau und Haushaltsgeräte sowie durch Extrusion zu Fasern und Folien verarbeitet. In der Automobilindustrie werden große Teile, wie Seiten- und Einstiegsleisten oder Innenverkleidungen aus diesen Compounds hergestellt.

Polyamid
Polyamid 6 und Polyamid 66 sind die weltweit meist gebrauchten technischen Kunststoffe. Sie werden aufgrund ihrer hohen Wärmeformbeständigkeit, hohen Härte und Steifigkeit eingesetzt. Darüber hinaus zeichnet sich Polyamid 6 durch ein gutes Dämpfungsverhalten aus.

Polyethylen
Ob als Verpackung für Nahrungsmittel, im Fahrzeugbau, in der Medizintechnik, auf dem Bau zur Wärmedämmung oder in der Landwirtschaft: Polyethylenfolien finden in unterschiedlichen Einsatzbereichen Verwendung und müssen entsprechenden Anforderungen genügen. Zu den mechanischen Eigenschaften kommen oft optische Anforderungen wie Transparenz, Glanz oder Opazität hinzu.

Anwendungsbeispiele:

• Verpackung: Folien, Flaschen, Behälter (PE, PP, PET)
• Automotive: Motorabdeckungen, Zierleisten, Innenraumteile, Tanks, Stoßfänger (PP, PA, ABS)
• Medizintechnik: Einmalgeräte, Schläuche (TPU, PEEK)
• Bau & Elektronik: Fensterprofile, Isolierungen, Gehäuse
• Konsumgüter: Gerätegehäuse, Sportartikel, Möbel

Thermoplaste bieten eine Reihe entscheidender Vorteile, die sie zur mengenmäßig größten Kunststoffgruppe machen. Ihre reversible Verformbarkeit ermöglicht es, Bauteile mehrfach zu formen, wiederzuverwenden und effizient zu recyceln – ein klarer Pluspunkt in der Kreislaufwirtschaft.

Gleichzeitig punkten sie durch ihre kosteneffiziente Herstellung, das geringe Gewicht und eine energieeffiziente Verarbeitung in etablierten Verfahren wie Spritzgießen oder Extrusion. 

Ein weiterer Vorteil liegt im breiten Eigenschaftsspektrum, das durch Additive oder mineralische Füllstoffe gezielt erweitert werden kann von höherer Schlagzähigkeit über gesteigerte Steifigkeit bis hin zu verbesserter Wärmeleitfähigkeit oder Flammschutz.

Dadurch reicht ihr Einsatzspektrum von einfachen Standardlösungen bis hin zu hochspezialisierten High-Performance-Anwendungen in Technik und Industrie.

Polyethylen (PE): günstig, leicht zu verarbeiten und chemisch beständig; typische Anwendungen sind Folien, Kanister, Rohre und Verpackungen.

Polypropylen (PP): steifer und wärmebeständiger als PE, eingesetzt für Automobilteile, Textilfasern und zahlreiche Komponenten im Fahrzeuginnenraum.

Polyethylenterephthalat (PET): transparent, stark und gut recycelbar; bekannt vor allem für Flaschen, Verpackungen und Fasern. Für HPF spielt PET weniger eine Rolle, da es meist ungefüllt verarbeitet wird.

Hochleistungsthermoplaste wie PEEK und PPS: extrem temperatur- und chemikalienbeständig; unverzichtbar für anspruchsvollste Anwendungen in der Luftfahrt, der Medizintechnik oder in der Halbleiterindustrie.

Die Rohstoffe von HPF The Mineral Engineers leisten wertvolle Dienste als Füllstoffe in vielen Thermoplast-Anwendungen.
Der Grund: Die Anforderungen an moderne Kunststoffe, beispielsweise für die Automobilindustrie, steigen stetig. Die geforderten Eigenschaftsprofile können die Polymere alleine nicht mehr erfüllen. Deshalb werden sie mit hochwertigen, funktionellen Füllstoffen auf Basis des körnigen Cristobalits, des nadelförmigen Wollastonits und der plättchenförmigen Glimmer Muskovit und Phlogopit verstärkt.
Diese Hochleistungsfüllstoffe liefern einen entscheidenden Beitrag, die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Compounds zu verbessern.

Als funktionelle Füllstoffe führen sie im Polymersystem und damit im Fertigteil unter anderem zu einer erhöhten Kratzfestigkeit, zu einer Reduzierung des mechanischen und thermischen Verzugs und zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit bzw. des Zugmoduls unter Beibehaltung der Schlagfestigkeit.

Polypropylen kommt in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. Es wird unter anderem durch Spritzguss zu Teilen für die Elektrotechnik, den Automobilbau und Haushaltsgeräte sowie durch Extrudierung zu Fasern und Folien verarbeitet. Im letzten Jahrzehnt wurde Polypropylen zunehmend als Werkstoff auch von der Automobilindustrie entdeckt. Hier werden große Teile, wie Seiten- und Einstiegsleisten oder Innenverkleidungen, aus diesen Compounds hergestellt.

In Polypropylen-Systemen haben sich seit Jahren die sehr guten Verstärkungseigenschaften des nadelförmigen TREMIN^® 939 bewährt. Besonders die oberflächenmodifizierten TREMIN^® 939-Typen lassen sich optimal ins Polymer einarbeiten und handhaben.

Mit TREMIN^® 939 hergestellte Polypropylen-Compounds bieten folgende Eigenschaften:

• ausgezeichnete Schlagzähigkeit bei gleichzeitig hoher Steifigkeit
• sehr gute Kratzfestigkeit
• hohe Wärmeformbeständigkeit
• geringe Schwindung der Fertigteile

Durch den Einsatz der plättchenförmigen Glimmer MICA Muskovit und TREFIL^® Phlogopit lassen sich die thermischen und mechanischen Eigenschaften in Polypropylen/Polyethylen Compounds erheblich verbessern.
So erfolgt eine deutliche Reduzierung der Schwindung in beiden Dimensionen sowie eine Verbesserung der Wärmeverzugsempfindlichkeit. Ebenso ist eine Erhöhung der Zugfestigkeit und des Zugmoduls sowie eine Erhöhung der Steifigkeit unter Beibehaltung der Zähigkeit zu verzeichnen.

Polyamid 6 und Polyamid 66 sind die weltweit am häufigsten eingesetzten technischen Kunststoffe. Sie werden aufgrund ihrer hohen Wärmeformbeständigkeit, hohen Härte und Steifigkeit verwendet. Darüber hinaus zeichnet sich Polyamid 6 durch ein gutes Dämpfungsverhalten aus. Diese mechanischen Eigenschaften werden zum großen Teil von den gewählten Füllstoffen bestimmt.

Kurznadelige, mit Aminosilan beschichtete Wollastonitmehle TREMIN^® 283 werden seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe für Polyamide eingesetzt, wenn Verzugsfreiheit gefordert ist.
Mit den langnadeligen TREMIN^® 939-Qualitäten können hier höhere Steifigkeiten erzielt werden. Der Anteil dieser Füllstoffe in den Compounds liegt zwischen 20 und 40 Gew.-%. Die so verstärkten Polyamide bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Konstruktion verzugsarmer, steifer Formteile. Die mit TREMIN^® verstärkten Compounds zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Steifigkeit, hohe Wärmeform- und Temperaturbeständigkeit und eine exzellente Dimensionsstabilität (TREMIN^® 283) aus. Auch eine hohe Schlagzähigkeit und hervorragende Lackhaftung werden damit erzielt.

Der Einsatz von oberflächenmodifiziertem, plättchenförmigem TREMICA^® Muskovit und TREFIL^® Phlogopit beeinflusst die mechanischen und thermischen Eigenschaften im Polyamid-Compound durch eine Reihe positiver Effekte. Neben einer gesteigerten Zugfestigkeit, erhöhter Steifigkeit und reduzierter Schwindung können auch eine verbesserte Schwindungsisotropie sowie eine deutliche Reduzierung der Wärmeverzugsempfindlichkeit verzeichnet werden.

Für thermoplastische Anwendungen eignen sich vor allem Typen der Produktreihe SILATHERM^®. Die Füllstoffe wurden in Polyamid und Polypropylen getestet. Trotz hoher Füllgrade bleiben die mechanischen Eigenschaften auf einem sehr guten Niveau.

Hochleistungsfüllstoffe auf mineralischer Rohstoffbasis sind hervorragend geeignet, die verschiedenen gewünschten Eigenschaften in Kunststoff-Folien zu beeinflussen. Hierfür eigenen sich besonders SIKRON^® Cristobalit, TREFIL^® Anhydrit und MICROSPAR^® Feldspatmehl.

Die funktionellen Füllstoffe bieten folgende Vorteile:

• hervorragende Antiblocking-Eigenschaften kombiniert mit guter Optik
• hohe UV-Transmissionswerte bei guter IR-Absorption
• Barrierewirkung

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