Welche Funktionen haben Zusatzstoffe von Kunststoffen?

Die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 enthält in Artikel 5 eine Liste der zugelassenen Stoffe für die Herstellung und das Inverkehrbringen von Materialien und Gegenständen aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen. Dazu gehören Zusatzstoffe, außer Farbstoffe, wie wir bereits im Blogbeitrag Bedeutung flexibler Verpackungen für die Lebensmittelsicherheit gesehen haben.

In diesem Blogbeitrag erklärt Ihn SP Group im Detail, welche verschiedenen Arten von Zusatzstoffen bzw. Additiven es für Kunststoffe gibt und welche Funktionen sie jeweils haben, um ein brauchbares Material zu erhalten.

ARTEN VON KUNSSTOFFEN

Bevor wir die Arten von Zusatzstoffen erläutern, werden wir Ihnen eine allgemeine Klassifizierung von Kunststoffen geben:

• Thermoplaste: sind lineare Polymere, die verzweigt oder unverzweigt sein können und zudem in einigen organischen Lösungsmitteln löslich sind. Es handelt sich um Kunststoffe, die beim Erhitzen auf hohe Temperaturen schmelzen und beim Abkühlen wieder aushärten. Dadurch sind sie sehr leicht zu handhaben und lassen sich in verschiedene Formen bringen. Dank dieser Eigenschaften sind sie außerdem sehr gut recycelbar, indem sie erhitzt und zu neuen Gegenständen geformt werden. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass sich ihre physikalischen Eigenschaften nach dem Recycling verändern und ihre Wiederverwendbarkeit abnimmt.
• Hochleistungskunststoffe: eine Gruppe von Thermoplasten mit hohen mechanischen Eigenschaften.
• Thermostabile Kunststoffe: Diese Materialien können in ihrem vernetzten Endzustand weder aufgelöst noch eingeschmolzen werden. Nach der Verarbeitung bei hohen Temperaturen nehmen sie eine dauerhafte Form an. Eine Umformung ist danach nicht mehr möglich, sodass diese Kunststoffe sehr gute Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweisen. Darüber hinaus haben sie auch eine hohe chemische Beständigkeit.
• Elastomere: Sehr flexible Materialien, die stark verformt werden können und nach der Krafteinwirkung wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Sie sind resistent gegenüber Öl, Fett und Ozon. Dank ihrer hohen Elastizität können sie gedehnt und wieder in ihre Ausgangsform zurückgebracht werden. Auf dem Markt gibt es zwei Arten von Elastomeren: natürlicher und synthetischer Kautschuk.
• Verbundkunststoffe: Diese Materialien zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften, hohe Härte und Zugfestigkeit aus.

ARTEN UND FUNKTIONEN VON ZUSATZSTOFFEN FÜR KUNSTSTOFFE

Zusatzstoffe bzw. Additive sind Substanzen, die für die Herstellung eines verwendungsfähigen Kunststoffs erforderlich sind. Um ein Endprodukt zu erhalten, das den Anforderungen der Anwendung entspricht, ist es allerdings wichtig, den korrekten Zusatzstoff auszuwählen, da Zusatzstoffe die Eigenschaften eines Materials erheblich verändern können.

Es gibt verschiedene Arten von Zusatzstoffen für Kunststoffe, die auf unterschiedliche Weise klassifiziert werden können. In diesem Blogbeitrag von SP Group werden wir sie nach ihren jeweiligen Funktionen klassifizieren:

1. ZUSATZSTOFFE ZUR ERLEICHTERUNG DER VERARBEITUNG

Zu den Zusatzstoffen, die die Verarbeitung des Kunststoffs erleichtern, gehören:

• Stabilisatoren: Sie verzögern den Abbauprozess des Kunststoffs und werden unterteilt in:
  • Antioxidantien: Diese Substanzen unterbrechen Abbaureaktionen. Einige Polymere neigen zur Oxidation, wenn sie den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Dies kann dazu führen, dass die Polymerketten brechen und sich der Zustand des Materials verschlechtert.
  • UV-Stabilisatoren: Diese Substanzen absorbieren Energie und wirken der Alterung entgegen; sie werden im Allgemeinen zusammen mit Antioxidantien verwendet. UV-Strahlung kann zu einem Verlust der Polymereigenschaften mit anschließender Vergilbung der Oberfläche führen.
  • Thermische Stabilisatoren: Der Einsatzbereich dieser Substanzen sind Polymere mit einer Zersetzungstemperatur, die unter der Verarbeitungstemperatur liegt.
• Schmiermittel: Diese Art von Zusatzstoffen wird verwendet, um den Verschleiß von zwei Elementen zu verringern, die während des Herstellungsprozesses aneinander reiben. In der verarbeitenden Industrie ist es nicht ungewöhnlich, dass in verschiedenen Phasen des Verarbeitungsprozesses Probleme aufgrund von übermäßiger Reibung auftreten.
  • Externe Schmiermittel: Diese Substanzen dienen dazu, die Haftung des Polymers an den Metallteilen der Verarbeitungsanlage zu verringern und zu kontrollieren. Sie müssen unbedingt eine geringe Löslichkeit im Polymer aufweisen, insbesondere bei den gegebenen Verarbeitungstemperaturen.
  • Interne Schmiermittel: Diese Substanzen haben die Aufgabe, die Reibung zwischen den Polymermolekülen zu verringern, um das Fließen des Materials zu verbessern. Sie müssen nur bei hohen Temperaturen mit dem Polymer kompatibel sein.

2. ZUSATZSTOFFE ZUR KOSTENSENKUNG

• Füllstoffe: Diese festen Materialien werden Kunststoffformulierungen hinzugefügt, um die Kosten zu senken.

3. FLAMMSCHUTZMITTEL

Diese Substanzen werden eingesetzt, um die Entflammbarkeit eines Materials zu verringern bzw. die Ausbreitung von Flammen über oder entlang seiner Oberfläche zu verzögern.

4. SCHÄUMUNGSMITTEL

Mit dieser Art von Zusatzstoffen werden im Kunststoff zellförmige Einschlüsse gebildet. Das Ergebnis sind Strukturen, die vollständig oder teilweise aus kleinen, mit Gas gefüllten Blasen bestehen. Auf diese Weise können die Dichte, die Wärmeleitfähigkeit und die Dissipation akustischer und mechanischer Energie verändert werden. Sie werden auch als Treibmittel bezeichnet.

5. ZUSATZSTOFFE ZUR VERBESSERUNG DER MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN

• Schlagzähmodifier: Diese Substanzen verbessern die Schlagzähigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, und sind in der Regel Weichmacher und Flexibilisatoren.

6. MODIFIKATOREN DER OPTISCHEN EIGENSCHAFTEN

• Pigmente und Farbstoffe: Pigmente werden in der Regel in sehr feiner und kleiner Größe verwendet, um eine bessere Verteilung im Polymer zu erreichen. Außerdem werden oft Pigmentmischungen eingesetzt, um verschiedene Farbtöne zu erzielen.

In diesem Zusammenhang müssen die Masterbatches als neueste Färbetechnologie erwähnt werden. Es handelt sich dabei um die für das jeweilige Polymer am besten geeignete Kombination aus Pigmenten und Zusatzstoffen. Neben Farbveränderungen kann ein Masterbatch auch andere physikalische, ästhetische und funktionelle Vorteile für die Verpackung bieten. Beispiele dafür sind ästhetische Effekte wie Schillern und Marmorierung, fühlbare Oberflächentexturen oder schmutzabweisende Eigenschaften.

Was ist erforderlich, um perfekte Masterbatches herzustellen? Korrekte Auswahl der Polymere, ordnungsgemäße Dispersion der Pigmente bzw. Zusatzstoffe in der Polymermatrix und Stabilitätsstudien der Zusatzstoffe bzw. Pigmente.

7. ZUSATZSTOFFE ZUR VERÄNDERUNG DER OBERFLÄCHENEIGENSCHAFTEN

Unter diese Kategorie fallen Antistatika, Antirutschmittel, Antiverschleißmittel und Haftvermittler.

Wenn Sie weitere Informationen über die am besten geeigneten Kunststoffmaterialien für Ihr Produkt benötigen, kontaktieren Sie uns. Wir zeigen Ihnen unsere flexiblen Materiallösungen für Verpackungen aller Art entsprechend Ihren Anforderungen.