Kunststoff / Produktentwicklung / Produktion

25.06.2013 / BASF. Ästhetik, Haltbarkeit, Stabilität und vielfältige Möglichkeiten zur Oberflächengestaltung: für die Möbel- und speziell die Stuhlindustrie gibt es viele Gründe, warum sie immer häufiger Kunststoff als Werkstoff ihrer Wahl entdeckt. Zur Kunststoffmesse K 2013 präsentiert die BASF nun ein Portfolio aus vier speziellen Typen des technischen Kunststoffs Ultramid^®, die sich Ultramid SI nennen (SI: surface improved). Sie zielen als „Möbel-Ultramid“ auf die Bedürfnisse der Möbelbranche ab. Dabei vereinen sie die für Polyamide typischen technischen Eigenschaften mit einer besonders wertigen Oberflächenanmutung und erfüllen so die Anforderungen der Designer und Entwickler von Einrichtungsgegenständen. Eines der ersten Serienprodukte aus der neuen Ultramid SI-Reihe ist der Bürodrehstuhl MOVYis3, den die BASF zusammen mit dem Möbelhersteller Interstuhl entwickelt hat.

Den Trend, Kunststoffe in der Möbelindustrie einzusetzen, hat die BASF von Anfang an mitgestaltet. Zu den heute bekanntesten Beispielen zählt der vom renommierten Designer Konstantin Grcic und dem italienischen Möbelhersteller Plank gemeinsam mit der BASF konzipierten Stuhl MYTO. Er wurde ursprünglich vollständig aus dem besonders leicht fließenden technischen Kunststoff Ultradur High Speed entwickelt und 2007 erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. Das vielbeachtete Sitzmöbel war der Ausgangspunkt für zahlreiche Folgeprojekte und die Entwicklung des ersten speziell für die Bedürfnisse der Möbelindustrie optimierten Polyamids Ultramid SI.

Komplettiertes Produktsortiment

Aus diesem Einzelprodukt ist nun eine komplette Materialfamilie entstanden, deren Mitglieder die Anforderungen hochwertiger Designprodukte aufgreifen. Alle vier kombinieren ihre hohe Oberflächenqualität mit den guten mechanischen und chemischen Eigenschaften der Werkstoffklasse. Je nach Problemstellung kann ein Hersteller nun zwischen vier Ultramid SI-Typen wählen. Dazu wurden neben dem mit 20 Prozent Glasfasern verstärkten und oberflächenoptimierten Ultramid B3EG4 SI zwei weitere Varianten entwickelt: Ultramid B3EG6 SI mit 30 Prozent und Ultramid B3EG10 SI mit 50 Prozent Glasfaserverstärkung. Dazu kommt als vierter Vertreter Ultramid B3U40G4 SI. Hier handelt es sich um eine flammgeschützte Version, da die Anforderungen an Stühle gerade im Bereich öffentlicher Bestuhlung, wie zum Beispiel in Flughafenhallen, besonders hoch sind. Allen vier Ultramid SI-Typen ist neben der hohen Oberflächengüte eine Funktionsorientierung gemein. So steht das hochgefüllte Ultramid B3EG10 SI für die Verbindung von sehr hoher Belastbarkeit und Steifigkeit mit ästhetischen Oberflächen. Um diese auf den ersten Blick schwer zu vereinbarenden Ansprüche zusammen zu führen, war ein entwicklungstechnischer Spagat nötig. Dabei führte die Kombination aus umfangreichem Formulierungs-Know-how und der Optimierung am Polymer zu den gewünschten außergewöhnlichen Eigenschaften der Ultramid-SI Produkte.

Umfassende Kenntnisse rund um den Flammschutz

Bei der Gestaltung von Stühlen, die in öffentlichen Gebäuden eingesetzt werden sollen, kann die BASF mit ihrer jahrzehntelangen Erfahrung rund um flammgeschützte Kunststoffe den Stuhlherstellern zur Seite stehen. So ist es zum Beispiel möglich, in der werkeigenen akkreditierten brandschutztechnischen Prüfstelle kundenspezifische Prüfungen durchzuführen – denn die Anforderungen an flammgeschützte Stühle sind hoch.

Zu den Standardprüfungen für Stühle zählen unter anderem zwei der Realität nachempfundene Tests: das Entzünden eines Papierknäuels auf der Sitzschale und das Entzünden eines „Crib 5“, eines kaminförmigen Gebildes aus 20 normierten Holzstäbchen, das auf die Sitzschale gestellt, mit 1,5 Kubikzentimeter Propanol getränkt und dann entzündet wird. Diese Tests gelten als bestanden, wenn offene Flammen spätestens nach zehn Minuten erloschen und versteckte Branderscheinungen wie Glimmen oder Rauchentwicklung nach spätestens 60 Minuten beendet sind. Sitzschalen aus dem flammgeschützten Ultramid B3U40G4 SI schneiden bei diesen Prüfungen sehr gut ab. Helle Einfärbungen sind möglich, da das Produkt ohne roten Phosphor auskommt. Durch den Verzicht auf Halogene ist die Rauchgasdichte sehr niedrig.

Gemeinsames Möbeldesign in der designfabrik

Zum Anwendungsfokus der neuen Ultramid SI-Typen zählen Stühle, weitere Möbelstücke und andere Designobjekte, für die technisch anspruchsvolle Werkstoffe mit herausragenden optischen Eigenschaften benötigt werden. Da die Möbelindustrie dabei oft Neuland betritt, unterstützt die BASF intensiv bei der Produktentwicklung oder Werkstoffsubstitution. Als strategischer Ansprechpartner für die designorientierten Branchen bietet das Unternehmen hier nicht nur brandschutztechnische Untersuchungen und mechanische Prüfungen an – es lassen sich noch sehr viel umfangreichere Service-Pakete schnüren.

So werden Designer bei der Gestaltung neuer Produkte auf der Service-Plattform designfabrik^® beraten. Das Team aus Ingenieuren und Designern hilft bei Fragen zu kunststoffgerechter Auslegung, geeigneten Verarbeitungsverfahren und Werkzeugen, Oberflächen sowie Form und Funktion. Auch die Farbgebung stellt einen wichtigen Aspekt dar. Alle vier Ultramid SI-Typen sind werkseitig zunächst in ungefärbter Version und in einem brillanten Schwarz erhältlich. Mit Unterstützung der BASF Color Solutions GmbH in Köln stehen darüber hinaus bei Bedarf auf das Material abgestimmte Masterbatches für die Einfärbung zur Verfügung. Im direkten Zusammenhang mit der Farbgebung steht auch die UV-Beständigkeit, die an die Kundenanforderungen angepasst werden kann. Mit ihrer Materialexpertise hilft die BASF den Designern ebenso wie den Markenherstellern auch hier hohe Ansprüche zu erfüllen.

Produktentwicklung mit BASF-eigener Simulation

Zahlreiche Entwicklungsprojekte mit Kunden zeigen immer wieder auch den Bedarf an Auslegungsexpertise für Sitzmöbel und deren Komponenten aus Kunststoff. Das gilt für die Verarbeitung des Materials ebenso wie für die Gestalt des Bauteils. Um gemeinsam mit dem Kunden das optimale Design zu bestimmen, kann das Simulationswerkzeug Ultrasim^® der BASF für Schwindungs- und Verzugsanalysen zum Einsatz kommen. Auch das Bauteilverhalten lässt sich mit Ultrasim simulieren. Beispielsweise können die BASF-Experten so das Deformationsverhalten sowie Steifigkeit und Festigkeit des Endproduktes untersuchen. Die Zusammenarbeit zwischen BASF und dem Möbelhersteller Interstuhl hat den Bürodrehstuhl „MOVYis3“ hervorgebracht. Dabei muss die Rückenlehne als eines der wesentlichen Teile besonderen Erwartungen genügen. Neben der geforderten wertigen Anmutung der Oberflächen, die bei der Produktion ohne Nacharbeitung gelingt, liegt der Fokus auf einem schlanken Bauteildesign mit ausreichender Tragfähigkeit. Durch das enge Zusammenspiel zwischen Designern und Ingenieuren beider Unternehmen konnten die ehrgeizigen Ziele erreicht werden. Dabei dienten zahlreiche Simulationen der Bewertung und Anpassung des Bauteildesigns. Mit Ultramid B3EG4 SI wurde schließlich ein Werkstoff ausgewählt, der neben den mechanischen auch die ästhetischen Anforderungen ganz erfüllt.

Auch beim Design des Großraumstuhls „A-chair“ der Firma Brunner haben die BASF-Experten mit ihrem Simulationswerkzeug Ultrasim gezielt beraten. Das essentielle Designmerkmal dieses Stuhls sind die sehr schlanken Beine des Untergestells. Auch hier konnte durch Steifigkeits-, Schwindungs- und Verzugsanalysen eine optimale Geometrie entwickelt werden. Aus den sehr hohen mechanischen Lasten und den Anforderungen an die Oberflächengüte ergab sich für diesen Stuhl Ultramid B3EG10 SI als Werkstoff der Wahl.

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