Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts

Präsentation zum Thema: "Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts"—  Präsentation transkript:

1 Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts
Dr. Rüdiger Baunemann

2 Werkstoffe und Kultur

3 Das Netzwerk von PlasticsEurope

4 World Plastics Production 1950 – 2005 Average Annual Growth Rate Over 55 Years Period: 9.9 %
m tons Plastics are a global success story 1949: Global production exceeded 1 m tons 1976: > 50 m t 1989: > 100 m t 2002: > 200 m t 2005 : m t 2002: 200 m t World 1989: 100 m t W-Europe 1976: 50 m t 1950: 1.3 m t Note: Based on preliminary estimates by European Market Research & Statistics Working Group. Includes thermoplastics, thermosets, adhesives, coatings and dispersions. Fibers are not included. Source: PlasticsEurope, WG Market Research & Statistics

5 Pro Kopf Verbrauch von Kunststoffen
124 5.5 % 101 26 130 7.0 % 19 2 109 32 21 40 Asia 8,5 3.5 % 2.5 % Eastern Europe Western Europe 100 87 3.0 % North America 4.0% 50 26 20 7.5 3.5 % 13 10 Latin America 3 Japan Africa, Middle East 4.0 % 1980 Total World 2004 2010 Note: Without adhesives, coatings, dispersions etc. Source: PlasticsEurope, WG Market Research & Statistics

6 Kunststoffproduktion Welt
nach Regionen und Ländern 2005 Welt- Kunststoffproduktion 2005: 230 Mio. Tonnen Europa Anteil Gesamt: 29,5 % West Europa: 23,5% Erster: Asien; Zweiter: Nord Amerika Deutschland: No. 3 der Welt No. 1 in Europa Ost Europa 6,0 % Japan 6,5 % Afrika, Middle East 5,5 % Nord Amerika 24,5 % Asien (ohne Japan) 29,5 % Deutschland 8,0 % Sonst. Welt 4,5 % Frankreich 3,0 % Spanien 1,5 % UK 1,5 % Italien 2,0 % Benelux 5,0 % Sonst. WE 2,5 % Quelle: PEMRG, PED AA-Mafo

7 „Die Kunststoffindustrie“
Polymererzeuger Kunststoffverarbeiter Kunststoff -Additivhersteller Kunststoff - Maschinenbau

8 Volkswirtschaftliche Bedeutung der Kunststoff-Industrie in Deutschland 2005
hält 6,7 % Anteil an der Industrieproduktion Elektrotechnik, Elektronik; Feinmechanik, Optik 11,8 % Chemie* 8,3 % (Industrieproduktion 2005 = 1.108 Mrd. Euro) Straßen- fahrzeuge 22,2 % Keramik, Glas 2,4 % Holz,Papier, Pappe, Druckerz. 7,5 % Textil, Bekleidung 1,3 % Nahrungs- und Genussmittel 10,5 % Sonstige 0,2 % Maschinenbau, Metallbau * 19,7 % Bergbau, Mineralöl, Steine/Erden, Eisen u. Stahl, NE-Metalle 6,8 % Kunststoff- Industrie 6,7 % *) ohne Kunststoff-Anteile Möbel, Sport, Spielwaren 2,2 %

9 nach Anwendungsgebieten in Deutschland 2005
Kunststoffverbrauch nach Anwendungsgebieten in Deutschland 2005 Verbrauch 2005 = 12 Mio. Tonnen Rangfolge: Nr. 1 = Verpackung Nr. 2 = Bau Baubereich 25% Verpackung 33% 7% Elektro/Elektronik 8% Automobil 26% Sonstige Quelle: Consultic 2006

10 Wesentliche Einsatzgebiete für Kunststoffe
in Deutschland in 2005 in kt Verpackung (3.700 kt) Bau (2.820 kt) Fahrzeug- industrie (1.000 kt) Elektro/ Elektronik (800 kt) Sonstiges (2.880 kt) PE-LD/ LLD PE-HD/MD PP PS EPS PVC ABS, ASA, SAN PMMA PA PET Sonst. Thermo- plaste PUR Sonstige Kunststoffe Quelle: Consultic, PlasticsEurope Deutschland

11 Anforderungen an Kunststoffe
Mechanische Eigenschaften Flexibilität Steifigkeit Schlagzähigkeit Kratzfestigkeit Leitfähigkeit elektrischer Isolator thermischer Isolator ... elektrischer Leiter Andere Eigenschaften Korrosionsbeständigkeit Transparenz ... Wiederverwertbarkeit Ausrüstung Füllstoffe Farbe & Pigmente Verstärkung Treibmittel: Schäume Verarbeitung niedrige Temperatur wenig Energie geringe Kosten Spritzguss&Extrusion ... Mit seinem „Verbandskonzept 2000+“ hat der VKE seine Ziele und Aufgaben erneut definiert. Der VKE vertritt die Interessen der Kunststofferzeuger in Deutschland gegenüber Politik, Wirtschaft, Medien, Wissenschaft und Öffentlichkeit. Innerhalb der Branche ist er Mittler bei der Meinungsbildung, Informationsbörse und Akteur bei übergreifenden Themen. Oberstes Ziel des VKE ist es, Image und Akzeptanz von Industrie und Werkstoff zu verbessern und damit eine gute Ausgangsbasis für die wirtschaftliche Betätigung der Mitgliedsfirmen zu schaffen. Er betreibt dies im nationalen wie im europäischen Umfeld und bemüht sich, hierbei Sprachrohr der gesamten Kunststoffindustrie zu sein. Dichte Leichtbau Beschleunigung ...

12 High performance plastics
Evolution der Kunststoffentwicklung Realität 1975 Prognose 1975 für 2000 Realität 2000 << 1% 14% LCP 30% PEEK High performance plastics << 1% PPS PAR PES Engineering plastics 14% 85% PC PET PBT PA PC/ABS POM 45% PPO/PS ABS PMMA Standard plastics 86% 25% HDPE LDPE/LLDPE PP PS PVC Source: BASF

13 Evolution neuer Kunststoffe
from new monomers from old monomers / polymers COC VLLDPE synd. PS synd. PP PBT/LCP PC/ASA PP/PA PP/EPDM/ HDPE PVC/CPE PA/PPO/PS PA/HDPE SMA/ABS POM/PUR PBT/EPDM PPS POM PAR PTFE EPM EDPM isot. PP HDPE ABS PAN EPOXY PBT Silikon PEO PUR PIB PET PA SBR LDPE PMMA BR PS PVS PO/ABC PC/PBT PET/EPDM PA/EPDM PP/EPDM PVC/ABS PVC/EVA PS/PPO GFK PEEK PES PI PEI SAN/NBR PS/BR PVC/NBR LCP 1920 1940 1960 1980 2000 1920 1940 1960 1980 2000 Source: BASF

14 Eigenschaftsdesign durch Additive
European Sales (2001) (€ million) Plasticisers 1,100 Flame Retardants 560 Heat Stabilisers 475 Antioxidants 365 Impact Modifiers 360 Organic Peroxides 255 Lubricants / Mold Release Agents 165 UV Stabilisers 160 Coupling Agents 60 Others 220 TOTAL 3,720 With sales of Euro 3.7 billion in 2001 in Europe alone, these products represent a significant economic factor. Even though the individual product groups from plasticizers to coupling agents come from quite different routes of chemistry, they target the same or similar markets. Also, their purpose is the same: Protecting and modifying plastics * Without fillers and pigments

15 Werkstoffe und Additive

16 The top issues Impact Likelihood Chemicals in plastics are dangerous
Work in progress Issue matrix to top projects: Here are the high priority issues facing our industry today. Many other issues exist and were considered. This selection of key issues based on careful assessment and input from those currently involved in our technical, political, communications communities. You will notice positive and negative issues. - The ‘positive’ issues represent opportunities. Negative issues are to be addressed and manage. This priority list of issues will be dynamic; will change as the industry evolves. Purpose of the leadership of the organisation will be to revisit and assess. Use this process to steer projects, resources, goals and plans. Will also have issues matrices for regions, countries and products.Work now in Progress The top issues Chemicals in plastics are dangerous Very high Plastics enable innovation Plastics conserve resources Plastic waste is a resource Indoor air Lack of knowledge about plastics Acceptance of different recovery options Waste mgmt -who pays? Impact Plastics protect environment Waste incineration is harmful Plastics make wealth & growth Chemicals is a dirty word Chemicals Policy Using plastics leads to litter Positive Potentially Negative Plastics for life High High Very high Likelihood

17 Risikodiskussion Risikomanagement Risikobewertung Risikokommunikation

18 Politik und Rahmenbedingungen
Politics is the art of looking for trouble, finding it whether it exists or not, diagnosing it incorrectly, and applying the wrong remedy“ Ernest Benn, brit. Liberaler, geb. 1875

19 Aktuelle Diskussionen
PBDE Cadmium Lead Tinorganic compounds BADGE Phthalates ADC/SEM 2-EHA Nonylphenoles Antimony ITX Chlorine BPA Vinylchloride Relevant is not the specific use of single chemicals but the Plastic industry must defend the principles of „sound science, scientific evidence and risk assessments“. With the precautionary principle as the only criteria we will abandon the base for transparent decisions.

20 Mineralölverbrauch in Westeuropa [in %]
Kunststoffproduktion benötigt nur 4% des Ölverbrauchs in WE Nach Produktgebrauch ist der Energieinhalt des Kunststoffes immer noch verfügbar Kunststoff ist nachhaltig in Anwendung Energie und Heizung 42% Sonstige 5% Chemie 8% davon: Kunststoff % Verkehr 45%

21 Energieeffizienz in der Produkion am Beispiel der Herstellung von Polypropylen
Atmosphere 4,4% Average (52 kg) Propylene Comonomer Auxiliaries 100%, 1185 kg 1964 Ausbeute Polymerisation Polypropylene 1000 kg 84 % Waste water 3,6% (43 kg) Landfill 7,6% (90kg) Waste gas to incinerator 1,7% Average (17 kg) Propylene Comonomer Auxiliaries 100%, 1023 kg 1988 Polymerisation Polypropylene 1000 kg 97 % Work-up of waste and landfill 0,6% (6 kg) NM-VOC emissions of polymer production in comparison to e.g. transport or solvents are in the order of magnitude of 1 % -> Plastics are sustainable along full product chain, i.e. production, use, e-o-l. Further development does not stop Plastics industry is proactive to further optimise their products and their manufacturing processes Examples for current measures to reducing emissions: - voluntary industry programs - investments in new technologies - applying management systems e.g. process managem‘t I‘d like you - as experts of the chemical and machinery industry to support plastics industry in continuing the development and optimisation for the goal of - less resources - reduced emissions - lower cost and - finally better quality of life Propylene Comonomer Auxiliaries 100%, kg Waste gas to incinerator % Range (5-15 kg) 1999 Polymerisation Polypropylene 1000 kg 99 % heute: 99,7 %

22 Aktueller Sanierungsbedarf in Deutschland
Mindestens 24 von 34 Mio Altbauten sind aus Sicht der Energieversorgung und der Energieverluste sanierungsbedürftig.

23 Politische Ziele und Maßnahmen zum Klimaschutz
Maßnahmen für geplante Einsparungen bis 2020 (BMU ): Effiziente Kraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung Erneuerbare Energien: Wärme Erneuerbare Energien: Strom Reduktion Stromverbrauch Gebäudesanierung Verkehr Andere Treibhausgase 40 55 14 30 20 41 Gesamtreduktion ggü. heute: 270 Mio. t CO2 Äquivalent Quelle: BMU

24 Energetische Altbausanierung 3-Liter-Haus in Deutschland
Isolierung mit Kunststoff B Lüftungszentrale mit Wärmerück- gewinnung A PUR Dachisolierung Weitere Maßnahmen EPS Wärme- dämmung Potential in Deutschland : > 20 Mio. zu sanierende Wohneinheiten von 25 auf 7 l/m² > 80 Mio t CO2 p.a. A PVC 3-fach- Fenster Latentwärme- speicher-Putz A B Ein Gesamtkonzept aus effizienter Energieerzeugung, Wärmedämmung und Gebäudetechnologie kann den Energiebedarf in Altbauten auf drei Liter Erdöläquivalent pro Quadratmeter im Jahr drücken. Die Bündelung innovativer Produkte und Methoden von Unternehmen der BASF und ihrer Partner beweist die Leistungskraft des Know-how-Verbundes. Das Modellprojekt „Drei-Liter-Haus“ für Altbauten eröffnet ein riesiges Potenzial für die Einsparung von Energie und die Reduzierung von CO2-Emissionen, denn unsanierte Altbauten verbrauchen 20 bis 30 Liter Heizöl pro Quadratmeter im Jahr. Im Energiekonzept für das Drei-Liter-Haus ist die optimale Wärmedämmung mit dem innovativen Dämmstoff Neopor® von BASF das Kernstück. Dazu kommen spezielle Wärmeschutzfenster mit neuartigen Profilen aus dem BASF-Kunststoff Vinidur® und ein von BASF entwickelter Innenverputz, der als Wärmespeicher wirkt und so im Sommer für ein behagliches Raumklima sorgt. Durch ein Luftaustausch-System können 85 Prozent der Wärme zurückgewonnen werden. Schließlich liefert eine Brennstoffzelle mit einem hohen Wirkungsgrad und geringen Emissionen die Basisversorgung mit Strom und Wärme. Im Projekt „Drei-Liter-Haus“ bündeln die BASF und ihre Partner Systemkompetenz für energieeffizientes Wohnen. B Brenn- stoffzelle Quelle: BASF

25 Wärmedämmwirkung verschiedener Baustoffe
1,6 cm PU-Hartschaum dämmen wie 134,4 cm Beton

26 Energiebilanz PUR-Hartschaum
1m³ PUR-Hartschaum braucht zur Herstellung 70 Liter Erdöl... ... und spart innerhalb von 50 Jahren Liter leichtes Heizöl

27 Funktionale Polymere Quelle: BASF AG

28 „BIO“ - Kunststoffe

29 Alternative Energieerzeugung
Zusammenfassend: Die größten Sparmöglichkeiten liegen im Bereich der priv. Haushalte (Wohngebäude). Hier konmmt Kunststoffen(Dämmstoffe, Fenster) eine große Bedeutung zu. Aktuelle Studien zeigen eindrucksvolle Energiesparszenarien.

30 Brennstoffzelle: Prinzip und Aufbau

31 Innovationen OLEDs

32 Innovationen

33 Innovationen

34 Innovationen Mikrosystemtechnik

35 Medizintechnik Increasing use of plastics in medical applications
More than 45% of medical devices worldwide are now made of plastics Example: Discs for backbone Contact lenses Cornea implant Splints to fix fractures Source: PlasticsEurope, WG Market Research & Statistics

36 Nanotechnologie Extreme Zugfestigkeit Hohe Wärmeleitfähigkeit
Nanotubes Anwendung von der Mikroelektronik bis zur Raumfahrtechnologie Source: Bayer MS

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