Compound

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Compound (Begriffsklärung) aufgeführt.

Als Compound (engl. für Verbundstoff, Zusammensetzung) werden Gemische aus sortenreinen Grundstoffen bezeichnet, denen zusätzliche Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive beigemischt worden sind. Eine Lösung der einzelnen Grundstoffe untereinander findet dabei nicht statt. Durch die Compoundierung werden somit mindestens zwei Stoffe miteinander zu einer homogenen Mischung verbunden. Ziel der Compoundierung ist es, die Eigenschaften der Grundstoffe auf einen Anwendungsfall hin zu modifizieren. Als besondere Herausforderung gilt es, eine über die Zeit mögliche Entmischung des Compounds zu vermeiden.

Beispiel

So werden z. B. Kunststoffe für Bauteile im Außenbereich durch Beimischung sog. Stabilisatoren UV-beständig und hydrolyseunempfindlicher. Den Vorgang zum Herstellen eines Compounds nennt man Compoundierung. Er erfolgt im Fall der Compoundierung von Thermoplasten mit Hilfe von Doppelschneckenextrudern. Werden zwei Polymere compoundiert, z. B. PA mit ABS, entsteht hierdurch ein sog. Polyblend. Terminologisch gesehen ist ein solches Blend ein spezielles Compound, ein Compound aber nicht unbedingt automatisch ein Blend.

Ziele der Compoundierung

Die Ziele der Compoundierung sind vielfältig und richten sich nach den gewünschten Eigenschaften des späteren Bauteils. Hierbei sind jedoch oft in der Summe der Anforderungen Kompromisse einzugehen, da sich, wie so oft bei der Lösung technischer Probleme, einzelne Forderungen diametral gegenüber stehen. Im Folgenden sollen jedoch die wichtigsten Ziele der Compoundierung genannt werden:

Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Grundpolymers. Hierbei werden über die Zugabe von Verstärkungs- und Füllstoffe, sowie über eine Schlagzähmodifizierung mechanische Kenngrößen wie die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung (s. hierzu auch Zugversuch) und die Schlagzähigkeit eingestellt.

Farbeinstellungen. Über die Zugabe von Pigmenten oder sogenannten Masterbatches wird die vom Kunden gewünschte Farbe eingestellt. Hierbei ergeben sich oft erste Zielkonflikte, da bestimmte Farbeinstellungen die mechanischen Eigenschaften teilweise sehr deutlich beeinflussen.
Flammschutz. Durch Zugabe von Flammschutzmitteln kann verhindert werden, dass sich Kunststoffe, von Natur aus sonst leicht entzündlich, entzünden.
Zugabe von Stabilisatoren und Stabilisatorsystemen. Gründe für die Stabilisierung sind im Wesentlichen:
- Temperaturinitiierter Kettenabbau während der Verarbeitung. Diese kann durch eine zu hohe Scherung des Materials oder durch zu lange Verweilzeiten in den verarbeitenden Maschinen entstehen. Sie wird durch eine einfache, auf eine kurzfristige Belastung hin ausgelegte Stabilisierung verhindert.
- Temperaturinitiierter Kettenabbau in der Anwendung. Kunststoffteile, welche in der Anwendung stark temperaturbelastet werden, z. B. im Motorraum eines Kfz, müssen auf diese Belastung hin speziell stabilisiert werden.
- Verbesserung der Witterungsbeständigkeit: Kunststoffteile in Außenbereichen sind starken Schädigungen durch Oxidation und Hydrolyse ausgesetzt. Diese können in einem gewissen Umfang durch spezielle Stabilisatoren ausgeglichen werden. Je nach Grundpolymer und Stabilisierung können diese Effekte unterschiedlich lang aufgehalten werden.
Zugabe von Verarbeitungshilfsstoffen. Diese Gruppe von Stoffen verbessert im Wesentlichen die Verarbeitung der Polymere. Auf diese Weise wird z. B. durch Entformungshilfsmittel die Entformung im Spritzgießprozess vereinfacht. Für die Endanwendung ist diese Gruppe von Additiven weniger relevant.

Verwendete Zuschlagstoffe

Verstärkungsstoffe

Glasfaser: Kurz- ("KGF") oder Langglasfaser ("LGF") sind die am häufigsten zugegebenen Verstärkungsstoffe. Im Vergleich mit z. B. Kohlefasern, sind sie deutlich preisgünstiger.
Kohlefasern: Die leichteste, aber auch teuerste Faser für Verstärkungen.
Wollastonit: Wollastonit ist ein Grenzfall zwischen Verstärkung und Füllung. Aufgrund seiner stäbchenförmigen Kristallstruktur, kann aber durch Beimischung ein verstärkender Effekt erzielt werden.

Füllstoffe

Sonstige Additive

Hitzestabilisator
Gleitmittel, z.B. Molybdändisulfid, Graphit
Antiblockmittel
Antistatika
UV Stabilisator
Lasermarkiermittel
Nukleierungsmittel (Kristallisationsbeschleuniger)
Flammschutz
Farbstoffe
Schlagzähmodifikator
Polytetrafluorethylen (PTFE, Trivialname: Teflon)

Häufige Compounds

alle TPE (Thermo-plastische-Elastomere)
eingefärbte Materialien
PP mit 40 % Kreide
PP mit 30 % Glasfaser (KFG oder LGF)
PA 6 oder 66 mit 30 % Glasfaser (KGF oder LGF)
ABS mit 16 % Glasfaser (KGF)
PC mit 20 % Glasfaser
ABS, PC, PP flammgeschützt