Kunststoff-Cluster: Neues Geschäftsfeld aufgebaut - Kaolingefüllte Kunststoffe im Zentrum einer Clusterkooperation

Maßgeschneiderter Werkstoff mit Kaolin für ein Verlegekreuz - (Bild: Katzengruber).

Das Bergbauunternehmen Kamig baut Kaolin ab und hat gemeinsam mit dem Forschungsdienstleister TCKT, dem Spritzgießunternehmen Katzengruber und dem Extrudeur Kunststoffwerk Zitta kaolingefüllte Kunststoffe für Produkte entwickelt und intensiv getestet. Gefunden haben sich die vier Unternehmen für diese Zusammenarbeit im Kunststoff-Cluster.

Bereits seit 2008 untersucht Kamig den Einsatz von Kaolin als Verstärkungsstoff für Kunststoffe. Seit 2009 wird aktiv am Aufbau des neuen Geschäftsfeldes "Kunststofftechnik" gearbeitet. Für das Unternehmen mit Sitz in Aisthofen waren die Ergebnisse aus diesem 18-monatigen Cluster-Kooperationsprojekt eine wichtige Basis, um in diesem neuen Geschäftsfeld Fuß zu fassen. In diesem Projekt sind für Kamig erstmals Bauteile aus kaolinverstärkten Kunststoffen erfolgreich realisiert worden, die als Demonstrationsbauteile für weitere Kundenkontakte dienen.

Kaolineinsatz bei Kunststoffen
Kaolin wird in Kunststoffen eingesetzt, um glatte Oberflächen und Dimensionsstabilität zu ermöglichen. Zudem verringert er die Schrumpfung während der Formgebung. Kaolin dient auch als funktioneller Füllstoff, der die mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften optimieren kann. Ein bedeutendes Anwendungsgebiet sind beispielsweise PVC-Kabel, wo Kaolin die elektrischen Eigenschaften verbessert. Calciniertes Kaolin gilt als ein wichtiges Additiv bei der Herstellung von Automobilteilen. Calciniertes Kaolin hat aber zwei wesentliche Nachteile: Die Calcinierung erfolgt bei sehr hohen Temperaturen und ist somit sehr energieintensiv und das calcinierte Kaolin ist sehr abrasiv. Kamig setzt deshalb auf nicht calcinierte, gecoatete Kaoline für Anwendungen in der Kunststofftechnik. Als Vorteile werden die energieschonende Aufbereitung des Füllstoffs und der geringe Verschleiß in den Kunststoffverarbeitungsmaschinen genannt. Das Risiko bei der Verarbeitung: Das noch enthaltene Kristallwasser kann Probleme bei hydrolyseempfindlichen Materialien verursachen. Jedoch wird das Kristallwasser üblicherweise erst bei Temperaturen über 400°C abgegeben.

Technisch anspruchsvolle Bauteile

Rohrkreuz aus PA mit 30% Kaolinverstärkung und 1%CaO - (Bild: TCKT).

Im Projekt wurden ein anspruchsvolles Spritzgieß-Bauteil und ein Extrusionsprofil ausgewählt, deren Anforderungen nur durch einen funktionell verstärkten Kunststoff erfüllt werden konnten. Für jedes Bauteil wurde ein kaolingefülltes Material entwickelt. Die Entwicklungsarbeit steckte dabei in der Auswahl einer geeigneten Oberflächenmodifizierung hinsichtlich Substanz und Aufbringungsmethode. Die entwickelten Materialien wurden intensiv getestet und auf bestehenden Werkzeugen verarbeitet. Die Auswirkungen der Kaolinverstärkung auf die Verarbeitbarkeit der Materialien im Spritzguss und in der Extrusion und die Verzugsneigung im Spritzguss wurden beurteilt.

Know-how für künftige Produktentwicklungen
Für die beiden Kunststoffverarbeiter wurden mit Unterstützung des TCKT so mehrere maßgeschneiderte Werkstoffe entwickelt. Jeder der beiden Kunststoffverarbeiter hat dann mit kaolingefülltem Kunststoff ein Produkt realisiert. Das gewählte - technisch anspruchsvolle - Bauteil wäre mit "Materialien von der Stange" nur sehr schwer oder unzufriedenstellend umsetzbar gewesen. Die Kunststoffverarbeiter wurden dabei über den gesamten Produktentwicklungsprozess bis hin zur Prüfung des Produktes und Validierung der Produktqualität unterstützt. Das Know-how zu ihnen, bislang unbekannten Materialien, werden sie möglicherweise nun auch in künftigen Produktentwicklungen einsetzen.

Kamig hat im Projekt den Kaolin erstmals in PVC, EVA und anderen technischen Kunststoffen eingesetzt. Dabei wurde für jedes Basispolymer die Behandlung des Kaolins individuell optimiert. Zusätzlich hat man sich mit der Frage der Qualitätssicherung der Produkte für die Kunststoffindustrie auseinandergesetzt und dafür das bestehende QS-Konzept überarbeitet.

Weitere Informationen:
www.kunststoff-cluster.at, www.kamig.at, www.zitta.com, www.tckt.at

Kunststoff-Cluster, Clusterland Oberösterreich GmbH, Linz, Österreich

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