Neue Harze für den 3D-Druck mit vielen Vorteilen

Einfach und sicher verarbeitbare adiprene Präpolymere eröffnen Anwendern vom Hobby-Drucker bis zur Schuhindustrie neue Möglichkeiten beim 3D-Druck.

Lanxess hat neue Low Free (LF) Isocyanat-Urethan-Präpolymere entwickelt, aus denen sich Harze für die Additive Fertigung (3D-Druck) formulieren lassen. Dazu arbeitet das Unternehmen mit 3D-Druck-Unternehmen zusammen. Wie Lanxess erklärt, eignen sich diese Hochleistungsharze auf Basis von Adiprene LF pPDI (para-Phenylendiisocyanat)-Präpolymeren für die industrielle Produktion genauso wie für den gelegentlichen Einsatz zu Hause, im Büro oder im Einzelhandel. Sie sind einfach zu verarbeiten und sicher in der Anwendung.

In der Schuhindustrie hat sich der 3D-Druck zu einer bedeutenden Technologie zur Fertigung von Zwischensohlen, Deckmaterialien und Strukturkomponenten für Absätze und den Zehenbereich entwickelt. Schuhkomponenten sind so konzipiert, dass sie sowohl sehr weiche als auch steifere Elastomere erfordern. Die große Flexibilität von LF-Präpolymeren bei der Formulierung zu druckbaren Harzen erlaubt es Herstellern, per 3D-Druck zu einer individualisierten Serienfertigung überzugehen und sehr weiche Elastomere zur Dämpfung bis hin zu strukturierteren Schuhelementen herzustellen.

Für die Leistungsfähigkeit dieser Komponenten sind eine hohe Biegefestigkeit und ein breites Spektrum an Einsatztemperaturen wichtig. Adiprene LF pPDI-Präpolymere wurden entwickelt, um eine hervorragende Beständigkeit bei niedrigen und hohen Temperaturen, eine ausgezeichnete Belastbarkeit sowie eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit und Abriebfestigkeit zu gewährleisten. Diese Eigenschaften bleiben nach Untersuchungen von Lanxess bei 150 °C bis zu sechs Wochen erhalten. Das bedeutet: Sportschuhe beispielsweise können in einem heißen Auto über einen längeren Zeitraum ohne Einbußen gelagert werden. Darüber hinaus profitieren Schuhkomponenten von einer höheren Biegewechselfestigkeit und einer Kälteflexibilität von bis zu –20 °C.

Lanxess bietet seine Urethan-Präpolymere auf Basis verschiedener chemischer Bausteine an, darunter LF MDI und LF HDI. Darauf basierende Elastomere weisen einzigartige Eigenschaften wie optische Klarheit, UV-Beständigkeit und hydrolytische Stabilität bei Outdoor-Anwendungen auf, so Lanxess. Weiterhin können sie für die Beseitigung von Oberflächenfehlern eingesetzt werden.

Gelegentliche 3D-Druck-Anwender wünschen sich einfache, leicht zu handhabende Harze, mit denen sich die Produktivität bei der Fertigung steigern lässt. Das bedeutet, dass Harze bei Raumtemperatur flüssig sein müssen oder einen niedrigen Schmelzpunkt haben (unter 40 °C) und eine sehr niedrige Viskosität (weniger als 3.000 cP) aufweisen. Einkomponenten (1K)-Harze können direkt in die Maschine fließen, ohne dass sie gemischt oder mit Zusätzen versehen werden müssen.

Hochleistungs-LF pPDI-Präpolymere können für eine leichtere Verarbeitung und höhere Produktivität mit niedrigerer Viskosität ausgelegt werden. Die LF-Technologie ermöglicht es dem Chemiker, die Reaktivität des Materials zu kontrollieren, dem 3D-Druck-Anwender hingegen, die PU-Systeme (1K, 2K oder 3K) maßzuschneidern. Für eine erhöhte Produktivität kann die Gelzeit entweder so eingestellt werden, dass die Harze mehrere Tage ohne Vernetzung stabil bleiben oder aber die Vernetzung innerhalb von Sekunden nach der Anwendung erfolgt.

Adiprene LF pPDI-Präpolymere können bei Raumtemperatur vernetzt werden oder zu zweistufigen Vernetzungssystemen formuliert werden, die sowohl UV-Strahlung als auch Wärme nutzen. Druckbare Harze aus LF-Präpolymeren sind stabiler und ergeben eine bessere Oberflächenbeschaffenheit. Sie können so konzipiert werden, dass nur ein minimales Nachtempern erforderlich ist, was die Produktivität weiter verbessert.

Unternehmen wollen ihren Kunden, die den Umgang mit Chemikalien nicht gewohnt sind, die sichersten Materialien bieten – insbesondere, wenn diese in unkontrollierten Umgebungen wie zu Hause, im Büro oder im Einzelhandel eingesetzt werden. Die LF-Technologie ermöglicht den 3D-Desktop-Druck, wenn eine niedrige Einstufung bei der Gefahrenklasse entscheidend ist. Denn Adiprene LF pPDI-Präpolymere enthalten weniger als 0,1 % Restisocyanat, was den Anwender vor einer möglichen Exposition schützt.

Lanxess Urethane Systems ist nach eigener Aussage führend in der Entwicklung von Low Free (LF) Isocyanat-Urethan-Präpolymeren, die einen freien Isocyanatgehalt von weniger als 0,1 % aufweisen. Mit der LF-Technologie wird eine präzise steuerbare Polymermorphologie erzeugt, die zu einer hochstrukturierten Phasentrennung zwischen dem kristallinen Hart- und dem amorphen Weichsegment führt. Diese maßgeschneiderte chemische Struktur ermöglicht bessere physikalische Eigenschaften, eine einfachere Verarbeitung und reduziert die Einstufung bei den Gefahrenklassen für formulierte Urethansysteme.

Wie Lanxess erklärt, ist das Unternehmen dabei der einzige Hersteller, der Low Free (LF) Isocyanat-Präpolymersysteme auf Basis von pPDI im Portfolio hat, diese global produziert und eine schnelle, kundenspezifische Entwicklung neuer Produkte für spezifische Kundenbedürfnisse anbietet.

gk