Schmersal hat es sich zur Aufgabe gemacht, Kunden nicht nur bei der Einführung von Zukunftstechnologien im Rahmen der digitalen Transformation zu unterstützen, sondern auch dabei, den CO₂-Fußabdruck entlang der Wertschöpfungskette zu reduzieren. Dabei setzt das Unternehmen bei dem Material an, aus dem die meisten Sicherheitsschalter bestehen: Kunststoff.

Bei Produkten im Bereich der Maschinensicherheit besteht allerdings die grundsätzliche Schwierigkeit darin, dass neue, umweltfreundliche Lösungsansätze bei Produktdesign oder Materialeinsatz die Qualität und insbesondere die Sicherheitsfunktionen der Sicherheitsschaltgeräte in keiner Weise beeinträchtigen dürfen. Das heißt, auch die optimierten Geräte müssen den Normen entsprechen, ihre Eignung muss überprüft und durch Zertifizierungen bestätigt werden.

Um hier dennoch Fortschritte erzielen zu können, arbeitet Schmersal seit langem mit Universitäten und Forschungs- einrichtungen zusammen, beispielsweise mit dem Kunststoffinstitut Lüdenscheid. In einem aktuellen Projekt geht es um den Einsatz von Recyclingmaterial bei der Herstellung von Sicherheitsschaltgeräten, die über ein Kunststoffgehäuse verfügen. »Unser Ziel ist es, bei den im Spritzgussverfahren hergestellten Schaltern 20 Prozent Regranulat einzusetzen«, sagt Matthias Banaszek, Leitung Value Management/Innovationmanager bei Schmersal. »Wir haben deshalb in den vergangenen zwei Jahren rund 30 Tonnen Material aus Produktionsabfällen sortenrein gesammelt, etwa Angüsse oder Anfahrreste, also untaugliche ersten Bauteile, die beim Start einer neuen Fertigungscharge anfallen.«

Bis 25 % Regranulat möglich

Laut der UL-Organisation, die weltweit anerkannte Sicherheitsprüfzeichen vergibt, ist ein Regranulat-Anteil von 25 % in Sicherheitsschaltern möglich. »Dies wird bei eigener Aufbereitung zugelassen. Da das aber einen hohen Aufwand bedeutet, lassen wir dies bei einem externen, zertifizierten Aufbereiter durchführen. Leider sagen die UL-Regularien, dass eine Beimischung nur mit erhöhtem Prüfaufwand zulässig ist. Hier stehen wir aber im engen Austausch mit UL, um eine gemeinsame Lösung zu erarbeiten«, so Matthias Banaszek weiter.

Auch der TÜV würde Sicherheitsschalter mit Recyclinganteil zertifizieren – vorausgesetzt, der Nachweis kann erbracht werden, dass das eingesetzte Recyclingmaterial keinen Einfluss auf die Qualität der Sicherheitsfunktionen hat. Zu diesem Zweck führt das Kunststoffinstitut eine Vergleichsprüfung mit den Schaltern von Schmersal durch: Untersucht werden Schalter aus reinem Neumaterial im Vergleich zu Schaltern bestehend aus 80 % Neumaterial und 20 % Regranulat. Analysiert werden dabei eine Reihe von Parametern mit normgerechten Prüfmethoden. Beispielsweise sind dies:

• Die Charpy-Schlagzähigkeitsprüfung nach EN ISO 179-1, die zur Charakterisierung eines Kunststoffes bei hohen Dehnraten dient,
• die Messung der Dichte nach EN ISO 1183-1,
• das IEC 60093-Prüfverfahren für Durchgangswiderstand zur Beschreibung des elektrischen Isolationsverhaltens.

Dabei gilt es nachzuweisen, dass die Schalter aus Mischmaterial widrigen Umwelteinflüssen ebenso gut standhalten wie diejenigen aus reinem Neumaterial. Liegt das Ergebnis der Vergleichsprüfung vom Kunststoffinstitut vor und entspricht den Erwartungen – gibt es also keine Qualitätsbeeinträchtigungen durch den Einsatz von Mischmaterial –, müssen die Schalter im nächsten Schritt vom TÜV zertifiziert werden. Danach wäre der Weg frei für die serienmäßige Produktion der Schalter mit Regranulat-Anteil. Damit wäre Schmersal der erste Hersteller, der Recyclingmaterial bei der Herstellung von Sicherheitsschaltern einsetzt.

Kunststoffe aus alternativen Rohstoffen

Matthias Banaszek, Leitung Value Management und Innovationmanager bei Schmersal: »Ich könnte mir die Verwendung von Naturpolymeren auch noch bei vielen anderen Verpackungsmaterialien und Bauteilen vorstellen.«

© Schmersal

Ein weiteres Umweltprojekt kam mittelbar über das Kunststoffinstitut Lüdenscheid zustande: Schmersal hat sich dem deutschen Innovationsnetzwerk ‚Poly4Nature‘ als aktiver Partner angeschlossen. Dieses Netzwerk wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und vom Kunststoffinstitut Lüdenscheid gemanagt. Ziel von Poly4Nature ist es, Kunststoffe aus alternativen Rohstoffen und mit alternativen Verfahren herzustellen, zum Beispiel durch den Einsatz von Naturfasern oder Vorprodukten aus natürlichen Wertstoff- oder Abfallströmen. Diese Materialien sollen bisher eingesetzte fossile Materialien ersetzen, um eine CO₂-Reduktion beziehungsweise CO₂-Neutralität zu erreichen. Denn die Bausteine für die Herstellung von Kunststoffen sind Kohlenstoffverbindungen, die aus Erdöl oder Erdgas gewonnen werden. Sowohl bei Förderung und Transport fossiler Brennstoffe wie Erdöl oder Erdgas als auch bei der Herstellung von Kunststoffen werden erhebliche Mengen an klimaschädlichen CO₂-Emissionen freigesetzt.

Als Netzwerkpartner hat Schmersal ein konkretes Projekt mit Poly4Nature vereinbart: die Entwicklung biologisch abbaubarer Schutzstopfen auf Basis alternativer Rohstoffe. Diese Schutzstopfen dienen zum Abdecken von Schrauben und Einschraublöchern und kommen bei Schmersal zu Hunderttausenden zum Einsatz – und zwar ausschließlich beim Transport von Schaltern. Sobald der Anwender die Schalter aus der Transportverpackung nimmt, werden die Schutzstopfen entsorgt. »Bei den Schutzstopfen handelt es sich um nicht sicherheitsrelevante Bauteile. Daher ist der Einsatz alternativer Materialien hier sehr viel einfacher umzusetzen«, erläutert Banaszek. »Ich könnte mir die Verwendung von Naturpolymeren auch noch bei vielen anderen Verpackungsmaterialien und Bauteilen vorstellen, beispielsweise bei Zubehör wie Schlitzabdeckungen, Schraubstopfen oder bei der Transportsicherung, die wir für unsere Sicherheitszuhaltung AZM40 verwenden.«

Die alternativen Kunststoffe für diese Verpackungsmaterialien könnten zum Beispiel maritimen Ursprungs sein, wie etwa Algen. Als weitere Möglichkeiten sieht Poly4Nature den »Einsatz von erneuerbarem Kohlenstoff aus Pyrolyseprozessen, Lignin basierte Werkstoffsysteme, den Einsatz von Naturfasern oder Vorprodukte aus natürlichen Wertstoff- beziehungsweise Abfallströmen. Diese Werkstoffe sollen insbesondere bisher eingesetzte fossile Materialien nicht nur ersetzen, sondern in Abhängigkeit möglicher Eigenschaftsprofile Produkte mit neuen Funktionen versehen, zumindest jedoch eine CO2-Reduzierung beziehungsweise Neutralität bieten.« Wichtig sei aber auch, in Abgrenzung zu bisher bekannten Materialien neue Wertschöpfungsketten natürlichen Ursprungs zu diskutieren, die nicht in Konkurrenz mit landwirtschaftlichen Flächen und der Lebensmittelindustrie stehen.

Ob die Schmersal-Schutzstopfen in Zukunft dann tatsächlich aus Algen sein werden, bleibt abzuwarten, das Projekt läuft noch bis Anfang 2026.

Der Artikel entstand nach Unterlagen von Schmersal.