Gleiches Polymer, anderer Rohstoff, anderer Prozess

Viele Probleme bei einem Rohstoffwechsel entstehen dann, wenn eine konkrete Rohstoffvariante eine andere ersetzen soll: ähnlich in der Beschreibung, aber nicht unbedingt ähnlich in der Verarbeitung.

PP kann ein Homopolymer, Copolymer, Random-Copolymer, eine hochfließfähige Type, talkumgefüllt, glasfaserverstärkt, schlagzähmodifiziert oder für Außenanwendungen stabilisiert sein. PE kann HDPE für Rohre, LDPE/LLDPE für Folien, ein Rohstoff mit hoher Spannungsrissbeständigkeit oder eine Mischung mit Rezyklatanteil sein. ABS, PA6, PA66, PC, PMMA, POM, PET, PBT, PVC, PS, HIPS, PPS und PEEK haben ebenfalls Varianten, die in der Produktion nicht automatisch austauschbar sind.

Bei der Auswahl einer konkreten Rohstoffvariante müssen nicht nur die Polymerfamilie, sondern auch Produkt, Werkzeug, Qualitätsanforderungen und Prozessbedingungen bewertet werden.

Ein Ersatzrohstoff wird im Prozess geprüft, nicht nur im Datenblatt

MFR/MVR hilft beim Vergleich von Materialien, ist aber nur ein einzelner Messpunkt. In der realen Produktion kommen Scherrate, Verweilzeit im Zylinder, thermische Stabilität, Kühlung, Oberfläche, Schwindung, Feuchtigkeit, Additive, Füllstoffe und Chargenkonstanz hinzu.

Zwei Rohstoffe können ein ähnliches Einsatzgebiet haben und sich in der Produktion trotzdem im Einstellbereich unterscheiden. Mit einem Rohstoff lassen sich Zyklus oder Ausstoß ohne ständiges Nachregeln halten. Der andere erfordert häufiger Änderungen bei Temperatur, Nachdruck, Kühlung, Abzugsgeschwindigkeit oder Kalibrierung.

In der Serienproduktion zeigen sich solche Unterschiede schnell in den Kosten: längerer Anlauf, mehr Ausschuss, weniger stabile Maße, schwierigere Oberfläche, langsamere Linie oder höheres Reklamationsrisiko.

Spritzguss: Die Bauteilgeometrie begrenzt die Auswahl

Im Spritzguss muss geprüft werden, ob der Rohstoff zur konkreten Form und zum konkreten Bauteil passt.

Ein dünnwandiges Bauteil mit langem Fließweg erfordert einen anderen Ansatz als ein Gehäuse mit hohen optischen Anforderungen. Ein Schnappelement braucht ein anderes Verhältnis von Steifigkeit und Schlagzähigkeit als ein glasfaserverstärktes Bauteil. Ein Teil mit enger Maßtoleranz reagiert anders auf Schwindung, Kühlung und innere Spannungen als ein Bauteil mit geringeren technischen Anforderungen.

ABS kann eine gute Oberfläche liefern, aber bei ungünstiger Geometrie müssen Spannungen und Kühlung kontrolliert werden. PA6 oder PA66 mit Glasfaser erhöht Steifigkeit und Wärmebeständigkeit, macht aber die Schwindungsrichtung wichtiger. PC verlangt Kontrolle bei Trocknung, Temperatur und Spannungen. POM eignet sich gut für präzise und gleitende Elemente, braucht aber eine stabile Temperaturführung.

Die praktische Frage im Spritzguss lautet: Lassen sich mit diesem Rohstoff Zyklus, Maßhaltigkeit, Oberfläche und Wiederholbarkeit in dieser Form halten?

Extrusion: Stabilität zählt über die Laufzeit

In der Extrusion reicht ein kurzer Versuch nicht immer aus. Die Linie muss über eine längere Produktionszeit stabil bleiben.

Bei Rohren, Profilen, Platten und Folien zählen Druck, Schmelzeverhalten im Werkzeug, Kalibrierung, Kühlung, Abzug, Wanddicke, Glanz, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.

HDPE für Rohre wird anders bewertet als PE für Folien. PVC für Profile hängt von der gesamten Rezeptur ab: Stabilisierung, Schmierung, Füllstoffe und Prozessfenster. PET und PBT verlangen Feuchtigkeitskontrolle. PS und HIPS können kostenseitig interessant sein, haben aber Grenzen bei Schlagzähigkeit und Temperatur. PMMA bietet gute optische Eigenschaften, verlangt jedoch Kontrolle von Spannungen und Oberfläche. PPS und PEEK erfordern hohe Werkzeugtemperaturen, einen stabilen Prozess und eine genauere Qualitätskontrolle.

In der Extrusion zeigen sich Unterschiede zwischen Rohstoffen häufig als schwankende Maße, veränderter Glanz, schwierigere Kalibrierung, mehr Anfahrausschuss oder ein kleinerer Spielraum bei der Erhöhung des Ausstoßes.

Der Kilopreis sagt nicht, was die Produktion kostet

Rohstoffpreise zu vergleichen ist einfach. Schwieriger ist der Vergleich der Kosten, die nach dem Produktionsstart entstehen.

Ein günstigerer Rohstoff kann langsamere Produktion, längere Kühlung, mehr Korrekturen, größere Sicherheitszuschläge oder intensivere Qualitätskontrolle erfordern. Ein teurerer Rohstoff kann die Gesamtkosten senken, wenn er den Zyklus verkürzt, Maße stabilisiert, die Oberfläche verbessert und Ausschuss reduziert.

Bei einem Rohstoffwechsel sollten geprüft werden:

• Anlaufzeit,
• Ausschuss beim Einstellen,
• Maßstabilität,
• Wiederholbarkeit der Oberfläche,
• erforderlicher Ausstoß,
• Anzahl der Prozesskorrekturen,
• Eigenschaften des Produkts nach längerer Zeit.

Diese Punkte zeigen, ob eine Substitution produktionstechnisch sinnvoll ist und nicht nur einkaufsseitig.

Mahlgut und Rezyklat müssen noch genauer bewertet werden

Bei Mahlgut und Rezyklat reicht die Übereinstimmung der Polymerfamilie nicht aus. Wichtig sind Materialgeschichte, Abbaugrad, Feuchtigkeit, Filtration, Verunreinigungen, Stabilisierung, Geruch, Farbe, mechanische Eigenschaften und Chargenkonstanz.

Die richtigen Fragen sind konkret: Welcher Anteil kann eingesetzt werden, ist die Charge stabil, wird Filtration benötigt, muss die Stabilisierung angepasst werden, wie verändern sich Maß, Oberfläche, Farbe, Geruch und mechanische Eigenschaften?

Erst ein solcher Test zeigt, ob Rezyklat Kosten und Umweltbilanz verbessert, ohne Probleme in den Prozess oder zum Kunden zu verschieben.

Gleiches Polymer bedeutet nicht gleiche Produktion

PP für ein Filmscharnier, talkumgefülltes PP für ein steiferes Bauteil und hochfließfähiges PP für dünne Wände sind drei verschiedene Fälle. HDPE für Rohre, PE für Folien und PE mit Rezyklatanteil müssen ebenfalls unterschiedlich bewertet werden. Unverstärktes PA, PA-GF30 und wärme-stabilisiertes PA werden nicht gleich verarbeitet. Ähnlich muss man PC, PMMA, POM, PET, PBT, PVC, ABS, PS, HIPS, PPS und PEEK betrachten.

Ein Rohstoffwechsel sollte zusammen mit dem Prozess bewertet werden, damit eine Einsparung beim Material später nicht als längerer Zyklus, mehr Ausschuss, instabile Maße, schwierigerer Anlauf oder Reklamation zurückkommt.

Das gleiche Polymer kann unterschiedliche Produktionsergebnisse liefern. Den Unterschied machen die konkrete Rohstoffvariante, die Verarbeitungsbedingungen und die Anforderungen an das fertige Produkt.