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Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts

Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts. Dr. Rüdiger Baunemann. Werkstoffe und Kultur. Das Netzwerk von PlasticsEurope. World Plastics Production 1950 – 2005 Average Annual Growth Rate Over 55 Years Period: 9.9 %. m tons. Plastics are a global success story

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Kunststoffe – Werkstoffe des 21. Jahrhunderts

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Presentation Transcript

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

  2. Werkstoffe und Kultur

  3. Das Netzwerk von PlasticsEurope

  4. World Plastics Production 1950 – 2005Average 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 : 230m 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 % 26 101 19 7.0 % 130 2 109 32 21 Asia 40 8,5 3.5 % 2.5 % Eastern Europe 100 Western Europe 87 3.0 % 4.0% North America 50 26 20 3.5 % 7.5 13 10 Latin America Japan 3 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 % Italien 2,0 % Sonst. WE 2,5 % Spanien 1,5 % UK 1,5 % Benelux 5,0 % Quelle: PEMRG, PED AA-Mafo

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

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

  9. Kunststoffverbrauch nach Anwendungsgebieten in Deutschland 2005 • Verbrauch 2005 = 12 Mio. Tonnen • Rangfolge: Nr. 1 = Verpackung Nr. 2 = Bau Baubereich 25% Verpackung 33% Elektro/Elektronik 7% 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) Sonst.Thermo-plaste Sonstige Kunststoffe PE-LD/ LLD PE-HD/MD PP PS EPS PVC ABS, ASA,SAN PMMA PA PET PUR 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 • ... • Dichte • Leichtbau • Beschleunigung • ...

  12. Evolution der Kunststoffentwicklung Realität 1975 Prognose 1975 für 2000 Realität 2000 << 1% 14% LCP PEEK 30% PPS PAR PES High performance plastics << 1% 85% Engineering plastics 14% PC PETPBT 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 * Without fillers and pigments

  15. Werkstoffe und Additive

  16. The top issues Chemicals in plastics are dangerous Very high Plastics enable innovation Plastics conserve resources Lack of knowledge about plastics Indoor air Plastic waste is a resource 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. PBDE Cadmium Lead Tinorganic compounds BADGE Phthalates ADC/SEM 2-EHA Nonylphenoles Antimony ITX Chlorine BPA Vinylchloride Aktuelle Diskussionen 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 nachhaltigin Anwendung Sonstige 5% Energie undHeizung 42% Chemie 8% davon: Kunststoff 4% Verkehr 45%

  21. Energieeffizienz in der Produkionam 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) Waste gas to incinerator 0.5-1.5% Range (5-15 kg) Propylene Comonomer Auxiliaries 100%, 1005-1015 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 30 40 Gesamtreduktion ggü. heute: 270 Mio. t CO2 Äquivalent Quelle: BMU 26.4.2007

  24. Energetische Altbausanierung3-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 B Brenn-stoffzelle Quelle: BASF

  25. Wärmedämmwirkung verschiedener Baustoffe 1,6 cm PU-Hartschaumdämmen wie 134,4 cm Beton

  26. Energiebilanz PUR-Hartschaum 1m³ PUR-Hartschaum braucht zur Herstellung 70 Liter Erdöl... ... und spart innerhalb von 50 Jahren 5.474 Liter leichtes Heizöl

  27. Funktionale Polymere Quelle: BASF AG

  28. „BIO“ - Kunststoffe

  29. Alternative Energieerzeugung

  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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