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Jun 09, 2023

Fünf Kunststoffalternativen, die Sie bei Harzknappheit in Betracht ziehen sollten

Jack Rulander | 15. Mai 2021 Störungen in der Lieferkette haben im letzten Jahr keinen Teil unserer Branche unberührt gelassen. In unserem Kampf gegen COVID-19 gibt es zwar Licht am Ende des Tunnels, aber das ist es

Jack Rulander | 15. Mai 2021

Unterbrechungen in der Lieferkette haben im letzten Jahr keinen Teil unserer Branche unberührt gelassen. Auch wenn in unserem Kampf gegen COVID-19 Licht am Ende des Tunnels zu sehen ist, ist es offensichtlich, dass die Folgen noch einige Zeit anhalten werden. Die Auswirkungen werden durch die jüngste Blockade des Suezkanals und einen Mangel an Schiffscontainern noch verstärkt.

Die Störungen führten in ihrer Kombination zu einer erheblichen Materialknappheit, steigenden Preisen oder einem regelrechten Stillstand der Produktion von Bauteilen auf Kunststoffbasis. Glücklicherweise bieten die enormen Innovationen, die wir in der Materialentwicklung gesehen haben, Optionen für Produktentwickler, die bereit sind, Alternativen für häufig verwendete Harze zu erkunden.

Bei Materialengpässen stehen Ersatzoptionen zur Verfügung, die auf den gewünschten Materialeigenschaften und der beabsichtigten Funktion der hergestellten Teile basieren. (Eine ausführliche Liste finden Sie auf der Protolabs-Website.) Jeder weniger bekannte Kunststoff könnte als Ersatz für häufig verwendete Kunststoffe wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat (PC) und Polypropylen (PP) dienen.

Polysulfon (PSU)

Dieses Harz ist ein amorpher, transparenter und hellbernsteinfarbener Hochleistungsthermoplast mit guter Schmelzstabilität, der die Herstellung mit herkömmlichen thermoplastischen Verarbeitungsverfahren ermöglicht. PSU verfügt außerdem über hervorragende mechanische, elektrische und thermophysikalische Eigenschaften sowie eine ausgezeichnete chemische und hydrolytische Stabilität. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich das Harz hervorragend für Komponenten, die Dampf und heißem Wasser ausgesetzt sind, z. B. Sanitärkomponenten, sterilisierbare Kunststoffteile für medizinische Geräte und Membranen für die Wasseraufbereitung, Gastrennung und mehr.

Polyphthalmid (PPA)

Teilaromatische Polyamide wie PPA sind häufig eine kostengünstige Alternative zu den teureren vollaromatischen Aramiden. PPA verfügt über eine Kombination aus aromatischen und aliphatischen Gruppen und reduziert die Feuchtigkeitsaufnahme erheblich, was zu wenigen Dimensionsänderungen und stabileren Eigenschaften führt. Das Material eignet sich hervorragend für Produkte, die längere Zeit aggressiveren Chemikalien und höheren Temperaturen ausgesetzt sein müssen. Häufige Anwendungen sind daher Motorteile, Kühlmittelpumpen, Lagerblöcke, Resonatoren und mehr.

Polyphenylensulfid (PPS)

PPS zeichnet sich durch einen sehr hohen Schmelzpunkt und eine schlechte Löslichkeit aus, was eine spezielle Verarbeitung zur Herstellung von Teilen aus dem Harz erfordert. Letztendlich verfügt PPS jedoch über eine hervorragende Hitze- und Chemikalienbeständigkeit, eine gute Dimensionsstabilität sowie eine hohe Zug- und Strukturfestigkeit aufgrund seiner aromatischen Ringstruktur. Mit PPS hergestellte Teile verfügen außerdem über flammhemmende Eigenschaften und außergewöhnliche elektrische Eigenschaften, was es zu einem weit verbreiteten Polythioether macht. Zu den üblichen Anwendungen gehören elektrische und elektronische Teile sowie mechanische Teile in Automobilen und der Feinmechanik.

Polyphenylenoxid (PPO)

PPO zeichnet sich durch eine hervorragende Zug- und Schlagfestigkeit aus und ist gleichzeitig beständig gegen viele Chemikalien, einschließlich Dampf und Wasser. Allerdings ist es empfindlich gegenüber Spannungsrissen. Aufgrund seiner hohen Glasübergangstemperatur stellt PPO auch ein Problem bei der Schmelzverarbeitung dar. Dabei wird es häufig mit schlagfestem Polystyrol (HIPS) gemischt, um in Anwendungen in der gesamten Automobil- und Elektronikindustrie eingesetzt zu werden, darunter Pumpenteile, Lüfterräder, Katalysatorträger und mehr.

Syndiotaktisches Polystyrol (SPS)

Die unter dem Handelsnamen Xarec bekannte Kunststoffalternative ist das erste syndiotaktische Polystyrolharz (SPS). Die innovative Struktur ermöglicht eine Vielzahl gefragter Eigenschaften. SPS ist hydrolysebeständig; chemisch beständig gegen Korrosion durch verschiedene Säuren und Laugen, einschließlich Autoöl und Frostschutzmittel; und auch hitzebeständig. Es zeichnet sich außerdem durch ein niedriges spezifisches Gewicht aus, was das Gewicht und die Kosten der Teile reduziert. SPS eignet sich für elektronische Komponenten verschiedener Hybrid-Elektrofahrzeuge und ist eine wesentliche Komponente für alltägliche Haushaltsgeräte. Darüber hinaus wird es als eine sinnvolle Wahl für die Umwelt angesehen.

Wir wissen, dass es frustrierend ist, wenn der Materialvorrat knapp ist – insbesondere, wenn Sie Formteile für einen bestimmten Kunststoff entworfen haben – aber wir hoffen, dass Ihnen diese Alternativen dabei helfen können, Ihre Teilekonstruktion und -fertigung über die Materiallücke hinaus zu überbrücken.

Über den Autor

Jack Rulander ist leitender Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei Protolabs. Er arbeitet an der Einführung neuer Technologien in den digitalen Fertigungsprozess des Unternehmens für den Spritzguss. Rulander verfügt über fast 20 Jahre Erfahrung in der Kunststofftechnikbranche.

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Umweltbedenken in Bezug auf Kunststoffe sind berechtigt, aber Politiker und Unternehmen scheuen sich oft vor Aktivisten, ohne zu bedenken, dass sie in vielen Anwendungen eine nachhaltige Wahl sein können. Wir verfolgen den Kampf der Branche, um sicherzustellen, dass der gesunde Menschenverstand siegt.