# R902 Kunststoffmodifikator: Anti-Haftung und Öffnung von Folien – ein anderer Weg ohne fluorhaltige Additive

Faktenquelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf (Die Seitenzahl bezieht sich auf die physische Seite der PDF-Datei). Die sämtlichen Zitate und Daten in diesem Beitrag sind wörtlich aus dem Original übernommen; auf Rückschlüssen beruhende Ergänzungen wurden nicht vorgenommen.

Auf einer Folienproduktionslinie wirken drei Handgriffe leicht, doch nach ihrer Ausführung wird es nicht einfach: Aufwickeln, Stapeln und Beschnitt. Beim Aufwickeln liegen zwei Folienlagen aufeinander. Wird der Materialstapel von der Maschine genommen und abgelegt, wird er in der Mitte von oben und unten zusammengedrückt. Am schwierigsten ist jedoch der Beschnitt – sobald die Klinge gezogen wird, bringt die geringe Grenzflächenkraft zwischen den beiden Folienlagen sie zum Verkleben. Beim Auseinanderreißen reißt man sie nicht auseinander, sondern zieht sie auseinander.

Warum verkleben sich Folien? Das Handbuch nennt drei Ursachen, die sich gegenseitig überlagern:

„Verhindert Verklebungsprobleme bei Kunststofffolien, die durch Vakuumadsorption, intermolekulare Kräfte oder Wärmebewegung verursacht werden.“ (Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p73)

Ein Anti-Blockier-Additiv soll genau diese drei Probleme lösen. Der fluorhaltige Weg ist einer davon; R902 geht den Weg der Siliziumverbindungen.

R902 trägt die Bezeichnung Kunststoffmodifikator; Hauptbestandteile sind Siliziumverbindungen. Im Handbuch ist hinter der Bezeichnung „(fluorfreies Produkt)“ angegeben. Seine Funktion besteht darin, einen fluorfreien Alternativweg bereitzustellen – bei Rezepturen, die ursprünglich fluorhaltige Additive für Anti-Blockieren und Gleitfähigkeit der Folie einsetzen, wird ein fluorfreier Weg gewählt.

1Wie es zur Verklebung kommt und wo Additive wirken

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8Datenabbildung 8

obere Filmschicht · MatrixGrenzschicht · Wirkungsort der Additiveuntere Filmschicht · MatrixVerringerung der Reibung und Adhäsion zwischen den SchichtenGrenzflächenposition der DünnschichtadhäsionSchematisches Profil (ohne Messwerte für Abreißkraft und Reibungskoeffizient)

• obere Filmschicht · Matrix
• Grenzschicht · Wirkungsort der Additive
• untere Filmschicht · Matrix

Wenn Filme aneinander kleben, beruht dies im Wesentlichen auf der Anpassung der Grenzflächen. Um sie voneinander zu trennen, muss entweder die Wechselwirkung zwischen den Grenzflächen verringert oder auf der Oberfläche eine physische Trennschicht geschaffen werden.

Das Handbuch formuliert zum Thema „Blockierung reduzieren“ wie folgt:

„Blockierung reduzieren: Auf der Filmoberfläche wird eine mikroskalige Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen oder eine Gleitschicht gebildet, wodurch die Reibung und Haftung zwischen den Schichten verringert werden.“ (Quelle: p73)

Konkret wirken die Additive an drei Stellen:

Blockierung reduzieren

Auf der Filmoberfläche wird eine mikroskalige Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen oder eine Gleitschicht gebildet, wodurch die Reibung und Haftung zwischen den Schichten verringert werden;

Verbesserung der Verarbeitbarkeit: Die Schmelzefließfähigkeit von Polyolefinharzen (wie PE, PP) wird verbessert und Materialaufbau am Werkzeugmund verringert;

Verbesserung der Filmqualität: Oberflächenfehler (wie Kristallpunkte und der Shark-Skin-Effekt) werden verringert und die Glätte sowie Transparenz des Films verbessert.

Der dritte Punkt wird leicht unterschätzt. Kristallpunkte und der Shark-Skin-Effekt sind Fehler im Erscheinungsbild — Kristallpunkte sind helle Punkte auf der Filmoberfläche, beim Shark-Skin-Effekt handelt es sich um durch Schmelzebruch verursachte Oberflächenstrukturen — Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungsfolien sowie beschichtete Folien vertragen solche Fehler nur in geringem Umfang. Wenn eine Filmrolle Dutzende von Kristallpunkten enthält, wird die gesamte Rolle herabgestuft. Steigt jedoch die Oberflächenrauheit, verschlechtern sich auch die Gleitfähigkeit und das Öffnungsverhalten. Anti-Blocking und Slip sind daher niemals zwei getrennte Aspekte.

2Zwei Einsatzrichtungen

Der Überblicksabschnitt des Handbuchs beschreibt in zwei Absätzen die Verwendung von R902; die Verwendungsweisen sind unterschiedlich.

Richtung 1: Zugabe zu Beschichtungs- oder Agrarfolien. Handbuch im Wortlaut:

„In Beschichtungs- oder Agrarfilmprodukte einarbeiten: Kann die Hitzebeständigkeit von Pigmenten um 4 bis 5 Grad erhöhen, kann die Kohlenstoffablagerungen am Düsenmund reduzieren und die Pigmentausfällung verringern (bei leichter Ausfällung wirksam), die Dispergierbarkeit von Perlmutt- und Fluoreszenzpigmenten verbessern und dabei helfen, die Hydrophobierungsleistung hydrophober Mittel zu erhöhen.“ (Quelle: p73)

Die praktischste Wirkung ist hier die um 4 bis 5 Grad erhöhte Hitzebeständigkeit der Pigmente. Perlmutt- und Fluoreszenzpigmente haben eine niedrige Hitzebeständigkeitsgrenze und verfärben sich, sobald die Verarbeitungstemperatur steigt; Kohlenstoffablagerungen am Düsenmund kosten dagegen bei Materialwechsel und Reinigung Maschinenzeit. Eine leichte Ausfällung zeigt sich in Form trüber Farbflecken auf der Folienoberfläche, die bei hellen Folien besonders auffallen.

Richtung 2: Zugabe zu Kunststoffen wie PP, PE, ABS, PS und PA. Handbuch im Wortlaut:

„In PP-, PE-, ABS-, PS-, PA- und ähnliche Produkte einarbeiten: Kann die Steifigkeit des Produkts erhöhen, ohne die Zähigkeit zu verändern (wird im Allgemeinen als Steifigkeits- und Zähigkeitsverstärker verwendet). In Kombination mit Erucamid kann es als Gleitmittel zur Verbesserung der Öffnungs- und Gleiteigenschaften von Folien aus PE, PP, PA, EVA, POE usw. eingesetzt werden.“ (Quelle: p73)

Bei den Öffnungs- und Gleiteigenschaften geht es um etwas anderes: Während der Produktion kleben die Schnittkanten der Folie leicht zu einem „Verbund“ zusammen; zum Zerteilen ist ein Messer erforderlich, und bei schlechtem Schnitt ist die gesamte Rolle Ausschuss. Nach Zugabe des Gleitmittels trennen sich die Schnittkanten reibungslos voneinander, sodass nachgelagerte Kunden das Rollenmaterial leichter zerteilen und handhaben können.

Beide Richtungen zusammen betrachtet ist die Position von R902 klar: Sie richtet sich nach der Rezeptur, behandelt die Angelegenheiten an der Oberfläche durch Grenzflächenwirkung und verändert die Bulk-Eigenschaften nicht – das Handbuch formuliert es für die Kunststoffrichtung als „die Steifigkeit des Produkts erhöhen, ohne die Zähigkeit zu verändern“, für die Folienrichtung dagegen als Oberflächenstruktur und Gleitschicht.

3Technische Daten

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Technische Dat…

Merkmal	Kennwert
Produktbezeichnung	Kunststoffmodifikator R902 (Produkt ohne Fluor)
Hauptbestandteile	Siliziumverbindungen
Erscheinungsbild	Weißes Pulver
Spezifische Oberfläche des Pulvers	140±25 ㎡/g (drucktypisch im Handbuch als „140 +25㎡/g“ dargestellt, als ±-Wert zu verstehen)
Schüttdichte (Näherungswert)	ca. 980 g/l
Feuchtigkeitsgehalt	2 Stunden bei 105℃ ＜0.8 wt%
pH-Wert	6.2-6.7 in einer 4%igen Dispersion
SiO₂-Gehalt	wt% auf Basis des geglühten Materials ＞34 (im Handbuch ursprünglich als „Sio-Gehalt“ geschrieben)
Glühverlust	Material nach 2 Stunden Trocknung bei 105℃, 2 Stunden bei 1000℃ geglüht ＜66 wt%
Zugabemenge	0.5%—5% des endgültigen Kunststoffprodukts
Verpackung	25 kg/Verpackungsbeutel, PE-Doppelbeutel
Lagerbedingungen	Kühler, trockener Ort, vor Feuchtigkeit geschützt

(Quelle: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p73)

Die Zugabemenge ist mit einem Bereich von 0.5% bis 5% angegeben, dessen Spanne sehr groß ist. Der niedrige Einsatzbereich entspricht verarbeitungsseitigen Anforderungen wie der Verbesserung der Schmelzefließfähigkeit und der Reduzierung von Rußablagerungen an der Düse; der hohe Einsatzbereich entspricht dem Anti-Haft- und Schlupfverhalten von Folien. Welcher der beiden Bereiche gewählt wird, hängt davon ab, ob die Rezeptur weitere Bestandteile zur Oberflächenbehandlung enthält.

Die beiden Angaben weißes Pulver und Schüttdichte ca. 980 g/l haben einen direkten Einfluss auf die Beschickung und Dosierung: Das Volumen ist nicht groß, und die Auswahl der Dosierschnecke und des Materialbehälters muss anhand dieser Dichte berechnet werden; die üblichen Erfahrungswerte für Pulver dürfen nicht pauschal übernommen werden.

4Anwendungsbereiche

Im Handbuch sind folgende Anwendungsbereiche aufgeführt:

Verpackungsfolien

BOPP-, CPP-, LDPE- und ähnliche Folien für Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen;

Industriefolien

Agrarfolien, Schutzfolien usw.;

Sonstige Kunststoffprodukte: Rohre, Fasern, Platten usw.;

Besonders geeignet für die Folienherstellung mit hohen Anforderungen an Transparenz und Oberflächenglätte.

Die Anforderungen an Transparenz und Glätte verweisen auf denselben prozesstechnischen Widerspruch: Je dünner die Folie, desto leichter haftet sie; haftet sie, muss sie durch Additive wieder getrennt werden. Hochtransparente Systeme lassen jedoch grundsätzlich nur begrenzte Oberflächenmodifizierungen zu – eine Aufrauhung durch Zugabe von Füllstoffen beeinträchtigt unmittelbar die Lichtdurchlässigkeit. Genau deshalb legt das Handbuch den Ansatzpunkt der Wirkung von R902 auf „mikroskopische Unebenheiten oder Gleitschicht“ und nicht auf den Füllstoffweg.

5Häufige Fragen

Frage: Welcher Zusammenhang besteht zwischen R902 und fluorhaltigen Additiven?

R902 ist ein Ersatz für fluorhaltige Additive. Im Handbuch steht hinter der Produktbezeichnung „(fluorfreies Produkt)“. R902 bietet für Rezepturen, in denen ursprünglich fluorhaltige Additive zur Anti-Blockierung und Gleitfähigkeit von Folien eingesetzt wurden, einen fluorfreien Weg. Beim Umstellen der Rezeptur müssen Zugabemenge, Dispersionszustand und Migrationsverhalten des fluorhaltigen Additivs neu angepasst werden; sie dürfen nicht lediglich im ursprünglichen Verhältnis unverändert übernommen werden.

Frage: Ist R902 selbst ein Gleitmittel für die leichte Öffnung von Folien?

R902 allein ist kein Gleitmittel für die leichte Öffnung von Folien. Im Handbuch heißt es: Bei innerer Zugabe zu Produkten wie PP, PE, ABS, PS und PA kann es die Steifigkeit und Zähigkeit erhöhen; in Kombination mit Erucasamid kann es als Gleitmittel zur leichten Öffnung von Folien aus PE, PP, PA, EVA und POE eingesetzt werden. Für die leichte Öffnung und Gleitwirkung müssen die Komponenten in der Rezeptur paarweise eingesetzt werden.

Frage: Macht die Zugabe zum Kunststoffkörper das Produkt spröde?

Das Handbuch formuliert: „Die Zähigkeit wird nicht verändert, die Produktsteifigkeit wird erhöht (wird im Allgemeinen als Steifigkeits- und Zähigkeitsverstärker verwendet)“. Dass die Zähigkeit unverändert bleibt und gleichzeitig die Steifigkeit steigt, klingt widersprüchlich, ist jedoch genau das, was die Kategorie der Steifigkeits- und Zähigkeitsverstärker bewirkt: Das Material behält seine Schlagzähigkeit, während der Modul erhöht wird. Zugabemenge und Gesamtperformance der Rezeptur müssen gemeinsam betrachtet werden; die konkrete Obergrenze wird durch einen Kleinversuch des Kunden mit der eigenen Rezeptur bestimmt.

Frage: Wie wird der Bereich 0.5%–5% festgelegt?

Es kommt darauf an, an welchem Ende das Ziel liegt. Für die verarbeitungsseitigen Anforderungen (Reduzierung von Kohleablagerungen am Werkzeugmund und Verbesserung der Fließfähigkeit) liegt der Dosierungsbereich am unteren Ende; für die Anti-Blockierung und Gleitfähigkeit von Folien am oberen Ende. Nachdem die Richtung feststeht, werden im Kleinversuch abgestufte Dosierungen untersucht.

Frage: Eine Erhöhung der Temperaturbeständigkeit um 4 bis 5 Grad – ist der Umfang nicht gering?

Diese 4 bis 5 Grad stellen eine Anhebung der oberen Temperaturgrenze des Pigments dar. Die Verfärbungsgrenzen von Perlmutt- und Fluoreszenzpigmenten liegen ohnehin sehr knapp beieinander; ein paar Grad Spielraum entscheiden in pigmentierten Rezepturen oft darüber, ob die Produktion auf einer Hochgeschwindigkeitslinie möglich ist. Wie schnell tatsächlich produziert werden kann, richtet sich nach den kundenseitigen Daten zur Temperaturbeständigkeit des Pigments und nach dem Farbsystem.

Frage: Handelt es sich dabei um dasselbe Thema wie in einem anderen Beitrag auf dieser Website über die Außenlubrikation von R902?

Nein, es ist nicht dasselbe Thema. Der Beitrag „Kohleablagerungen am Werkzeugmund – die stillste Kostenstelle auf einer Beschichtungs-Extrusions-Folienlinie“ auf dieser Website behandelt einen Außenlubrikationsmodifikator, der auf einer Beschichtungs-Extrusions-Folienlinie die Kohleablagerungen am Werkzeugmund und die Reinigung des Werkzeugs bei einem Produktionsstopp steuert. Dieser Beitrag behandelt die fluorfreie Ersatzroute und betrifft die Anti-Blockierung, Gleitfähigkeit, leichte Öffnung und Transparenz von Folien. Auf der Produktionslinie können in demselben Materialbehälter womöglich die Ansätze beider Varianten gleichzeitig herangezogen werden, sie nehmen in der Rezeptur jedoch unterschiedliche Positionen ein.

6Erläuterungen zu Fakten und Grundlagen

Die Daten in diesem Artikel stammen ausschließlich aus der einzigen Quelle 锎锔-功能助剂1.10.pdf. Die Seitenangaben sind im Text jeweils mit angegeben und können einzeln überprüft werden. Aus den Produktunterlagen zitierte wichtige Originalformulierungen werden im Text mit ihrer Quelle ausgewiesen und nicht umformuliert. In der ursprünglichen Formatierung des Handbuchs weisen Zeichen wie „140 +25㎡/g“, „Sio-Gehalt“ und „Wt•%“ Mängel auf. In diesem Artikel werden sie entsprechend ihrer üblichen Bedeutung als spezifische Oberfläche 140±25 ㎡/g, SiO₂-Gehalt und wt% angegeben.

Ein Punkt muss klargestellt werden: R902 ist im Handbuch in der umfassenden Serie aufgeführt. In diesem Artikel wird weder beurteilt, ob das Produkt eingestellt wurde oder derzeit erhältlich ist, noch wird die Aussage „fluorfrei“ auf Rezepturebene definiert oder durch ein Zertifizierungsergebnis belegt – sie ist eine Aussage zur Produktpositionierung und keine regulatorische Schlussfolgerung. Für Anwendungen mit Compliance-Anforderungen ist der chargenbezogene Prüfbericht maßgeblich. Was nicht getan wurde: Es wurden keine Messdaten wie Schälkraft, Reibungskoeffizient oder Trübungswert von Folien erfunden; diese müssen an den Folienarten und Verarbeitungsprozessen des Kunden selbst gemessen werden.