Sie möchten Kunststoff optimieren?
Vielleicht ist Glaspulver die perfekte Lösung für Ihr Problem.
Es verleiht Kunststoffen ganz neue Eigenschaften. Challenge glass!

Opportunity Lab

Hochleistungskunststoff mit thermischer Stabilität

Smartphones bestehen heute zum Großteil aus feinster Sensorik, sensibler Elektronik und kleinen Antennen. Um die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit dieser Kompo­nenten zu gewährleisten, muss beispielsweise der verarbeitete Kunststoffkleber unterschiedlichen thermischen Gegebenheiten standhalten und darf nicht ent­flammen. Neue Glasfüllstoffe ermöglichen genau diese Eigenschaften und können damit Herstellern von Elektronikartikeln einen großen Spielraum für Produkt­innovationen bieten. Als Füllstoff können hierfür Spezialgläser aufgemahlen und in Pulverform dem Kunststoff bzw. Kleber beigemischt werden.

Smartphones bestehen heute zum Großteil aus feinster Sensorik, sensibler Elektronik und kleinen Antennen. Um die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit dieser Kompo­nenten zu gewährleisten, muss beispielsweise der verarbeitete Kunststoffkleber unterschiedlichen thermischen Gegebenheiten standhalten und darf nicht ent­flammen. Neue Glasfüllstoffe ermöglichen genau diese Eigenschaften und können damit Herstellern von Elektronikartikeln einen großen Spielraum für Produkt­innovationen bieten. Als Füllstoff können hierfür Spezialgläser aufgemahlen und in Pulverform dem Kunststoff bzw. Kleber beigemischt werden.

Leichter, stabiler, dünner

In vielen Bereichen spielt Leichtigkeit eine immer größere Rolle. Doch ebenso ist gefordert, dass auch mechanische Eigenschaften verbessert werden: Sehr dünn und extrem stabil soll es sein. Diese Anforderung erfüllen vielerorts hauchdünne Kunststofffolien. Auch hier bietet Glaspulver als Spezialfüllstoff Optionen, um Folien spezifische Zusatzfunktionen zu verleihen oder deren Eigenschaften zu optimieren.

In vielen Bereichen spielt Leichtigkeit eine immer größere Rolle. Doch ebenso ist gefordert, dass auch mechanische Eigenschaften verbessert werden: Sehr dünn und extrem stabil soll es sein. Diese Anforderung erfüllen vielerorts hauchdünne Kunststofffolien. Auch hier bietet Glaspulver als Spezialfüllstoff Optionen, um Folien spezifische Zusatzfunktionen zu verleihen oder deren Eigenschaften zu optimieren.

Erstaunliche Schönheit

Kaum zu glauben, aber Glaspulver findet selbst in kosmetischen Produkten Anwendung: die einzigartige Biokompatibilität von bioaktivem Glas führt zu absoluter Hautverträglichkeit und kann Hautrötungen und die Sichtbarkeit von Falten reduzieren. Denn es enthält ausschließlich Stoffe, die im menschlichen Körper vorkommen, wie Kalzium, Silizium, Natrium, Phosphor und Sauerstoff. Bei Kontakt mit Wasser setzt bioaktives Glas Ionen frei, die eine Mineralstruktur auf der Partikeloberfläche bilden, die natürlichem Hydroxylapatit ähnelt.

Kaum zu glauben, aber Glaspulver findet selbst in kosmetischen Produkten Anwendung: die einzigartige Biokompatibilität von bioaktivem Glas führt zu absoluter Hautverträglichkeit und kann Hautrötungen und die Sichtbarkeit von Falten reduzieren. Denn es enthält ausschließlich Stoffe, die im menschlichen Körper vorkommen, wie Kalzium, Silizium, Natrium, Phosphor und Sauerstoff. Bei Kontakt mit Wasser setzt bioaktives Glas Ionen frei, die eine Mineralstruktur auf der Partikeloberfläche bilden, die natürlichem Hydroxylapatit ähnelt.

Länger richtig strahlen

Der Traum eines jeden: das perfekte Lächeln. Auch hierfür wird Glaspulver verwendet. Bei der ästhetischen Zahnrestauration kommen primär Werkstoffe wie Komposite, Glasionomerzemente und Kompomere zum Einsatz. Hauptbestandteil dieser Zahnfüllungen: Glas. Zum Beispiel können Komposite aus bis zu 80% hochreinem Glaspulver bestehen. Die Qualität dieses Spezialpulvers zeichnet sich durch mehrere wichtige Eigenschaften zugleich aus: Transparenz, Korngrößen, Reinheit und Röntgensichtbarkeit.

Der Traum eines jeden: das perfekte Lächeln. Auch hierfür wird Glaspulver verwendet. Bei der ästhetischen Zahnrestauration kommen primär Werkstoffe wie Komposite, Glasionomerzemente und Kompomere zum Einsatz. Hauptbestandteil dieser Zahnfüllungen: Glas. Zum Beispiel können Komposite aus bis zu 80% hochreinem Glaspulver bestehen. Die Qualität dieses Spezialpulvers zeichnet sich durch mehrere wichtige Eigenschaften zugleich aus: Transparenz, Korngrößen, Reinheit und Röntgensichtbarkeit.

SCHOTT Materialexperte
Dr. Jörg
Schuhmacher
über Chancen und Perspektiven von Kompositen mit Glasfüllstoffen.

Welche Probleme können gelöst werden?

Bei Glas-Polymer-Kompositen wird das Beste aus zwei Material-Welten miteinander verbunden. Glas kann sich hier durch seine optischen, (di)elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie seine Bioaktivität und Flammschutzwirkung profilieren. Glasfüllstoffe können die thermische Stabilität verändern und Einfluss auf die Dehnungseigenschaften der zugrundeliegenden Polymermatrix nehmen. Zugleich werden durch die Kunststoffkomponente die Nachteile von Glas - sein Bruchverhalten, seine hohe Dichte und damit sein Gewicht sowie die erforderlichen hohen Temperaturen bei der Formgebung – überwunden. Komposite vermögen damit Lösungen für Anwendungen zu bieten, bei denen reine Materialien Probleme machen und die Produktperformance leidet. Zugleich eröffnen sich aber auch völlig neue Anwendungsoptionen.

Wo liegen die (möglichen) Einsatzbereiche?

Neben bioaktivem Glas für kosmetische Produkte und inertem Glas für Dentalkomposite, bei denen die Brechzahlanpassung und Röntgenopazität des Glases gezielt für eine exzellente Produktperformance genutzt werden, gibt es für Glas-Polymer-Komposite ebenso Einsatzmöglichkeiten in Sensorikanwendungen, bei elektromagnetischer Strahlung und im Bereich Laser. In Lithium-Ionen-Batterien etwa wird chemisch reaktives Glaspulver als Stabilisator auf Separatoren aufgebracht: Es sorgt dafür, dass die Batterie bei Beschädigung nicht in Brand gerät oder explodiert; zugleich fängt es Schadstoffe wie schädlichen Fluorwasserstoff ab, die sich bei Feuchtigkeit in der Batterie bilden können und erhöht damit deren Lebensdauer. In Lithiumbatterien der nächsten Generation, bei denen neu entwickelte Festkörperelektrolyten bisherige Flüssigelektrolyten ablösen sollen, spielt Glaskeramikpulver aufgrund der besonderen Ionenleitfähigkeit eine wichtige Rolle.

Was sind die besonderen Herausforderungen?

Zum einen die Partikelgröße des Glaspulvers, die bis in den Nanometerbereich reicht, zum anderen dessen Oberflächenbeschaffenheit. Viele physikalische Eigenschaften müssen, das ist Voraussetzung, ganz gezielt eingestellt werden. Beispiel: In künftigen leistungsfähigeren Batterien werden ionenleitende Glaskeramikpartikel in eine ionenleitende Polymermatrix eingearbeitet. Durch beide Materialien muss der Ladungsdurchtritt gewährleistet sein. Gleichzeitig darf es aber keinen Widerstand durch die Grenzfläche beider Materialien hindurch geben. Wenn wir dies hinbekommen, haben wir für die Zukunft einen riesigen Schritt getan – für die Anwendungen der Batterien der nächsten Generation, mit den bei dieser Entwicklung gewonnenen Erkenntnisse aber auch für vieles andere mehr.

Das Beste aus zwei Welten

Zwei Materialien verbinden sich – das Ergebnis: Komposite mit anspruchsvollen Eigenschaften. Durch Glaspulver erhalten kunststoff­basierte Konstruktionswerkstoffe, Textil- und sonstige Fasern, Schäume, Pasten oder Gussmassen glastypische Funktionalitäten „on top“. Die Partnerschaft sorgt für eine verbesserte Abriebfestigkeit, geringeren Verschleiß und eine höhere chemische Beständigkeit. Glaspulver kann auch optische Funktionalitäten freisetzen: etwa Filtereigenschaften wie der Schutz vor schädlichen UV-Strahlen. Zugleich können transparente bis hin zu farbige Komposite realisiert werden. Elektrische Eigenschaften lassen sich ebenso optimieren.

Zwei Materialien verbinden sich – das Ergebnis: Komposite mit anspruchsvollen Eigenschaften. Durch Glaspulver erhalten kunststoff­basierte Konstruktionswerkstoffe, Textil- und sonstige Fasern, Schäume, Pasten oder Gussmassen glastypische Funktionalitäten „on top“. Die Partnerschaft sorgt für eine verbesserte Abriebfestigkeit, geringeren Verschleiß und eine höhere chemische Beständigkeit. Glaspulver kann auch optische Funktionalitäten freisetzen: etwa Filtereigenschaften wie der Schutz vor schädlichen UV-Strahlen. Zugleich können transparente bis hin zu farbige Komposite realisiert werden. Elektrische Eigenschaften lassen sich ebenso optimieren.

Glas neu erfinden. Für alles Mögliche und Unmögliche

Glas bietet innovative Lösungen für zahlreiche Ideen und Projekte. Glas hat vielfältigste Eigenschaften, die beliebig veränder- und anpassbar sind. So birgt es hohes innovatives Potenzial und kann in völlig neuen Anwendungsbereichen zum Einsatz gelangen. Das macht Glas zu einem der vielseitigsten Stoffe für die Zukunft.

Schöpfen Sie das innovative Potenzial, das in Glas steckt, aus.

Materialentwicklung
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Materialdesign für die Kundenanforderungen von heute und morgen: optisches und technisches Glas, Glaskeramik und Spezialmaterialien, z. B. Pulver, Keramik, Sol-Gel, ...
Schmelzen
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Neue und optimierte Prozesse/Technologien: zum Schmelzen von Spezialglas und Glaskeramik mithilfe von Laborversuchen, Testanlagen und Modellierung.
Heißformgebung
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Experte für Heißprozesse nach dem Schmelzen: speziell für das Formen von Glas direkt aus der Schmelze und das Umformen von Glas durch Wiedererhitzen.
Beschichtungen
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Entwicklung von neuen Funktionalitäten für Gläser und Glaskeramiken durch innovative Beschichtungsverfahren und Oberflächenmodifikationen, um beispielsweise Glas durchsichtiger, härter und kratzfester zu machen.
Laserbearbeitung
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Identifikation, Entwicklung und Anwendung einzigartiger Bearbeitungstechnologien: zum Schneiden, Strukturieren, Formen, Fügen, zur Modifizierung von Kanten und Glaskörpern, zur Filamentierung und Ablation, zum Laser-induzierten Ritzen und Brechen, Biegen (einachsig oder mehrachsig-3D), intrinsische Dekoration, Markierung und Schichtstrukturierung.

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