GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Ausgabe 01 | 2018

Anzeigenkunde

Editorial
3
Autonome Staubsauger einmal ganz anders …

Geht es Ihnen ähnlich? Manchmal liest man etwas, z. B. eine Onlinemeldung, und überlegt, was mögen sich die Autoren eigentlich dabei gedacht haben, zweifelt am eigenen Kenntnisstand, reibt sich krampfhaft die Augen, liest erneut – Ja, man hat richtig gelesen und bildet sich gleich eine Meinung … und Tage später eine Vision.

„Microplastik durch Reifen – Eintragspfade von Reifenmaterial in die Flüsse und Seen identifizieren“ [1].

Wie? Was hat Mikroplastik mit Reifengummi zu tun? Hat man etwa ältere oder neuere Entwicklungen im Reifensektor verpasst? Die Meldung stammt immerhin von einem ernst zu nehmenden Verein, WIP-Kunststoffe e. V., dem Wissens- und Innovations-Netzwerk Polymertechnik. Die spinnen doch, nein, nicht Asterix‘ Römer. Über den im Hinblick auf die Umweltkonsequenzen fragwürdigen Einsatz von Kunststoff-Mikropartikeln als Schleifmittel, Füllmittel in Kosmetika hat man schon genug unschöne Dinge erfahren, auch von Mikroglashohlkugeln zur Gewichtseinsparung bei Kunststoffen („Neuer Airbus A350 fliegt mit […] Glass Bubbles“ [2]) und möglicherweise Gummi wenigstens gehört. Soll Leichtbau bei Reifen neuerdings mit Plastikkügelchen realisiert werden?

Alles an der Sache vorbei. Es geht um Reifenabrieb! Laut Definition in Texte 63/2015 des deutschen Umweltbundesamtes (Kapitel 3.3.4, Abrieb von Reifen aus Synthesekautschuk, Abs. 1 [3]) kann der Reifenabrieb „als Mikropartikel aus Kunststoff klassifiziert werden“. Daher also. Über diese Klassifikation ließe sich streiten.

Sucht man die Quelle der Meldung, dann landet man bei [4], der Medieninformation Nr. 169/2017 der Pressestelle der TU Berlin. Es handelt sich um das neue Verbundprojekt „Reifenabrieb in der Umwelt - RAU“ im Rahmen des Förderschwerpunktes „Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken, Lösungsansätze“ des Rahmenprogramms FONA³.

O-Ton der Verlautbarung u. a.: „Zentral ist auch die Entwicklung von Körben zur Probennahme, mit denen die Reifenpartikel aus dem Straßenwasserabfluss aufgefangen und anschließend analysiert werden können. Außerdem werden ausgewählte Maßnahmen verifiziert, die den Eintrag von Reifenmaterial in die Oberflächengewässer reduzieren könnten.“ und „Aus den verschiedenen Einflussfaktoren entwickeln wir schließlich eine Bewertungsmatrix, die es Planern, Kommunen und Straßenreinigungsbetrieben ermöglicht, für unterschiedliche Standorte geeignete Maßnahmen abzuleiten […] Es ist außerdem vorgesehen, die Ergebnisse in nationale und europäische Normen und Regelwerke einfließen zu lassen.“ Eine ambitionierte Zielsetzung, fürwahr.

Als Ergebnis solcher Maßnahmen sehe ich vor meinem geistigen Auge schon bei Regen die Straßengullys überlaufen, weil sich die eingebauten Feinsiebe zugesetzt haben, oder statt des Schilderdschungels Wälder von Hepa-Filtern entlang der Straßen. Defätist, vermuten Sie? Nein, machte es nicht Sinn, den Abrieb gleich an der Quelle abzufangen? Wenn wir in Zukunft schon autonom fahren sollten, dann wäre das gleichermaßen automatisier- und an die jeweilige Witterung anpassbar. An der Tankstelle würde dann nicht nur Kraftstoff oder AdBlue getankt bzw. die Batterie geladen, sondern auch noch der Staubbeutel dem Recycling zugeführt. Saug- und Mähroboter mit Navi, Hindernis-/Verkehrszeichenerkennung und Notbremsfunktion gibt es immerhin schon seit Jahren. Warum dann nicht das zur Personenbeförderung geeignete Saugmobil, das modernisierte Fliewatüüt sozusagen?

Ihr
Ernst Debie

 

[1] http://wip-kunststoffe.de/wip/index.php?id=8&tx_ttnews%5Btt_news%5D=968619&cHash=7564e72426bfd8f580dab12388ec2d72
(aufgerufen am 10. Januar 2018)
[2] http://solutions.3mdeutschland.de/wps/portal/3M/de_DE/EU-EAMD/Home/OurMarkets/Aerospace/ (aufgerufen am 10. Januar 2018)
[3] https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/texte_63_2015_quellen_fuer_mikroplastik_mit_relevanz_fuer_den_meeresschutz_1.pdf (aufgerufen am 10. Januar 2018)
[4] http://www.pressestelle.tu-berlin.de/menue/tub_medien/publikationen/medieninformationen/2017/oktober_2017/medieninformation_nr_1692017/ (aufgerufen am 10. Januar 2018)

Interview
18
Die Potenziale der Elastomer­technologie sind noch lange nicht ausgeschöpft – Interview mit Prof. Dr. Gert Heinrich, Senior-Professor an der TU Dresden

Prof. Heinrich ist dem Fachpublikum durch Forschungsarbeiten vorrangig auf den Gebieten heterogene und gefüllte Polymere, Gummielastizität und Viskoelastizität von Elastomeren, statistische Thermodynamik und Materialgesetze gefüllter Polymernetzwerke, Bruchmechanik von Elastomeren und Kunststoffen, Reibung und Haftung von Gummiwerkstoffen an rauen Oberflächen und Physik der Fahrzeugreifen und viele damit einhergehende Veröffentlichungen wohl hinreichend bekannt. Nach langjähriger Lehr- und Forschungstätigkeit zuletzt an der TU Dresden (TUD), der er seit dem Jahr 2003 angehört, ging er zwar am 30. September 2016 in Pension, bleibt aber der Welt der Elastomere aktiv erhalten – dies auch im Zusammenhang mit der Verleihung einer Senior-Professur, einer weiteren Auszeichnung neben vielen anderen, durch die TUD im April 2017. Für die GAK Gummi Fasern Kunststoffe also Anlässe genug für ein Interview.

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Bericht
23
Konjunktur 2018: Vor weiterem Wachstum

Seit dem Frühjahr 2009 befindet sich die deutsche Wirtschaft in einem scheinbar nicht enden wollenden Aufwärtstrend. Die Industrieproduktion zeigt einen ununterbrochen positiven Kurvenverlauf, die Kapazitätsauslastung ist stetig gestiegen, gleiches gilt für die Löhne und Gehälter je Produkteinheit. In dieselbe Richtung entwickelte sich der Auftragseingang in der Industrie aus dem Ausland, dem die Exporte nach ihrem Volumen gefolgt sind.

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24
Weltautomarkt wächst 2018 langsamer – Diesel belastet Europa

Die weltweiten Verkäufe der Autobauer steigen im Jahr 2018 um 2,2 % auf 87,3 Mio. Pkw. Damit schwächt sich das Wachstum im Weltauto­markt weiter ab, obgleich die Weltwirtschaft nach den neuesten Prognosen der OECD (Economic Outlook, Nov. 2017) im Jahr 2018 mit einer Rate von 3,7 % stärker wächst als in den Vorjahren. Die Gründe für die divergierenden Wachstumsgeschwindigkeiten zwischen Weltwirtschaft (Bruttoinlandsprodukt BIP) und dem Weltautomarkt haben überwiegend regionale Ursachen. Neue Fahrzeuge und Produktinnovationen lösen im Weltautomarkt 2018 keine außerordentlichen Nachfrageerhöhungen aus. Zusätzlich bremst ein „überschaubares“ Angebot an Euro 6d-Dieselmodellen Europa. Die heutigen Euro 6-Modelle sind im normalen Fahrbetrieb mit zum Teil hohen Abgaswerten bei NOx belastet und werden daher von Käufern 2018 eher links liegen gelassen. Erneut entwickeln sich die deutschen Premiumhersteller stärker als der Weltmarkt. Nach unserer Einschätzung steigen die weltweiten Verkäufe von Audi, BMW, Mercedes und Porsche 2018 um 4,5 %, während der Pkw-Weltmarkt lediglich um 2,2 % wächst.

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28
Branchenumsatz mit Winterreifen erreicht 25 Mrd. USD bis 2021 – Smithers Rapra veröffentlicht Marktbericht „The Future of Winter Tires to 2021”

Smithers Rapra hat die Studie „The Future of Winter Tires to 2021” über den weltweiten Markt für Winterreifen mit Prognosen bis zum Jahr 2021 veröffentlicht. Laut Studie wurden im Jahr 2015 rd. 175 Mio. Winterreifen abgesetzt, entsprechend einem Wert von rd. 19,3 Mrd. USD. Bei einer über dem Marktdurchschnitt liegenden jährlichen Wachstumsrate von 4,4 % soll der Branchenumsatz bis zum Jahr 2021 einen Gesamtwert von rd. 25 Mrd. USD erreichen.

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SKZ – Das Kunststoff-Zentrum – Weiterbildung von Ingenieuren und Fachkräften seit 1961

Das Thema Aus- und Weiterbildung ist für die Kautschukindustrie von immenser Bedeutung, denn nur mit gut ausgebildeten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern kann die Branche ihre Innovationskraft erhalten und wirtschaftlich erfolgreich sein. In Bezug auf Bildungsmöglichkeiten im Bereich Kautschuktechnologie ist die Landschaft der Anbieter in Deutschland für viele in der Branche recht unübersichtlich. Mit unserem Fokus Aus- und Weiterbildung möchten wir in der GAK Gummi Fasern Kunststoffe für Transparenz sorgen und in jeder Ausgabe eine Einrichtung mit ihrem Angebot vorstellen.


Wir setzen unsere Serie fort mit dem SKZ Kunststoffzentrum, das sich mit seinem umfassenden Angebot zur Weiterbildung an Ingenieure und Fachkräfte in der Kunststoffindustrie richtet und eine Reihe von Veranstaltungen zu Kautschuk, Kautschukverarbeitung und Kautschukprüfung anbietet.

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Vom IKV-Pressetreffen zur Vorschau auf das 29. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik

Einer der wichtigsten Termine steht für Februar/März 2018 im Konferenzkalender der internationalen Kunststoffbranche: Das Institut für Kunststofftechnik (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen öffnet vom 27. Februar – 1. März 2018 die Pforten für das 29. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik. Zu dem im Turnus von zwei Jahren stattfindenden Ereignis wird das IKV wohl wieder um die 800 Fachleute aus aller Welt begrüßen können. Im Jahr 2016 kamen die Konferenzteilnehmer aus mehr als 300 Unternehmen und 15 Nationen. Die 29. Konferenz ist den gegenwärtigen Themen der Kunststoffindustrie und damit auch den derzeitigen Leitthemen des IKVs gewidmet. Insbesondere geht es um Kunststoffindustrie 4.0, Integrative Kunststofftechnik, Leichtbau und Additive Fertigung. In seinem Pressetreffen am 16. und 17. November 2017 vermittelte das IKV den eingeladenen Fachjournalisten im Vorfeld des Kolloquiums einen intensiven Überblick zu verschiedenen, aktuellen Forschungshöhepunkten des Instituts, die man während des anstehenden 29. Kolloquiums einem breiteren Fachpublikum in Form von Vorträgen und Live-Demonstrationen vorstellen will. Die nachfolgend aufgegriffenen Themen allein werden Sie schon neugierig machen.

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40
Innovative Werkstoffe, neue Compoundier­kon­zepte und neuartige Verarbeitungsverfahren – Bericht von der Fachtagung „Rubber meets Science” am 10. und 11. Oktober 2017 am IKV Aachen

Um aktuelle Trends und Innovationen verschiedener Rohstoffhersteller, Verarbeiter und Anwender auf dem Gebiet der organischen Elastomere und der Silicone ging es bei der IKV-Fachtagung „Rubber meets Science“ am 10. und 11. Oktober 2017 in Aachen. Gleichzeitig stellten Wissenschaftler des IKV neue Ideen und Forschungsprojekte vor, die dabei helfen, Compoundier- und Verarbeitungsprozesse besser zu verstehen und zu beschreiben und damit den Weg für innovative Werkstoffe, neue Compoundierkonzepte und neuartige Verarbeitungsverfahren für die wirtschaftliche Herstellung von elastomeren Hochleistungsbauteilen bereiten. Themenschwerpunkte waren die Herausforderungen für die kautschukverarbeitende Industrie, neue Werkzeug- und Maschinentechnologien, Simulation und Qualitätssicherung, sowie aktuelle Entwicklungsansätze aus Industrie und Forschung. Im Folgenden ist eine Auswahl der Vorträge zusammengefasst.

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Aufsatz
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Oberflächenmodifizierung von p-Aramidfasern im Niederdruckplasma zur Haftungsoptimierung

Die Oberflächenmodifizierung von p-Aramidfasern durch kontinuierliche Niederdruckplasmatechnologie wurde untersucht, um die Auswirkungen von Reinigung, Aktivierung und Plasmapolymerisation auf die Oberflächenmodifikation und deren Auswirkung auf die Haftung von Textil zu Kautschuk zu verstehen. Es wurde beobachtet, dass diese Niederdruckplasmabehandlung in der Lage ist, den Avivagegehalt zu reduzieren, ohne die Faserfestigkeit zu beeinträchtigen. Durch diese Plasmaaktivierung könnte der Referenzwert der konventionellen nasschemischen Voraktivierung nach der anschließenden RFL-Behandlung überschritten werden, wie durch den T-Test-Adhäsionsvergleich angegeben.


The surface modification of p-Aramid fibres through continuous low-pressure plasma technology was studied to understand the effects of cleaning, activation and plasma polymerisation on the surface modification, and its effect on textile to rubber adhesion. It was observed that this low-pressure plasma treatment is able to reduce the spin finish contents  without compromising on the fibre strength. Through this plasma activation the reference value of conventional wet-chemical pre-activation could be exceeded after subsequent RFL treating, as indicated by the T-test adhesion comparison.

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Einsatz einer Inversschnecke für das Mikrospritzgießen – Konzeption und Potenzial eines alternativen Plastifizierverfahrens

Neue Herstellungsverfahren treiben die Innovation und Entwicklung in der Mikrosystemtechnologie voran. Die Anwendungsbreite von Mikrosystemen geht heute weit über den Halbleitermarkt hinaus. Die zunehmende Miniaturisierung von ­Kunststoffkomponenten erfordert bauteilspezifische und wirtschaftliche Produktionsverfahren, bspw. das Mikrospritzgießen. Eine Verfahrensvariante, das Mikrospritzgießen mittels Inversschnecke, kombiniert die Vorteile einer Kolbeneinspritzung in Bezug auf reproduzierbare und präzise Einspritzvorgänge mit den guten Homogenisierungseigenschaften einer konventionellen Dreizonenschnecke. Durch die Integration der Schneckengeometrie in die Mantelfläche des Plastifizierzylinders ist die Plastifizierung in Kombination mit einem innen liegenden rotierenden Kolben, der auch zum Einspritzen der Schmelze genutzt wird, möglich. Die inverse Schnecke erlaubt eine Minimierung des Schmelzevolumens im Plastifizierzylinder durch minimierte Dimensionen von Einspritzkolben und Schneckenzylinder. In diesem Beitrag wird die Entwicklung der inversen Schnecke dargestellt und die Funktionsfähigkeit nachgewiesen. Anhand von Verweilzeitversuchen wird die Materialbelastung bei der Plastifizierung mit inverser Schnecke diskutiert.


New manufacturing processes are driving innovation and developments in microsystem technology. Today, the range of applications of microsystems extends beyond semiconductors. The ongoing miniaturisation of plastic components requires component-specific and economical production methods, e.g., micro-injection moulding. Micro injection moulding using an inverse screw combines the advantages of a piston injection in terms of a precise and reproducible injection process with the good homogenisation properties of a conventional three-zone screw. By integrating the screw geometry in the surface of the plasticising cylinder, the plasticisation is possible in combination with a rotating piston, which is also used for injecting the melt. The inverse screw allows for a minimised melt volume in the plasticising cylinder. This paper describes the development of the inverse screw and its feasibility for micro injection moulding. On the basis of residence time tests, the thermal load of the polymer is discussed.

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48
Schwefelvernetzung von Kautschuk auf dem Prüfstand

Sulfenamidbeschleuniger in Kombination mit Zinkoxid finden in Schwefelvulkanisationssystemen für eine Vielzahl industrieller Kaut­schukprodukte breite Anwendung. Allerdings gibt der exzessive Einsatz dieser Materialien Grund zu Besorgnis, was ihren negativen Einfluss auf Meeresflora und -fauna, die Gesundheit und die Umwelt angeht. In dieser Arbeit wurde Zinkoxid in einem organischen Lösemittel mit einem Sulfenamidbeschleuniger funktionalisiert, um ein einfach anzuwendendes Additiv aus nur einem Material herzustellen. Dann wurde der Einfluss auf die Vulkanisationseigenschaften von Naturkautschuk untersucht. Ziel war es, den Einsatz dieser beiden Chemikalien im Vulkanisationssystem zu verringern und die Effizienz der Schwefelvulkanisation des Kautschuks zu erhöhen. Die Funktionalisierung des Zinkoxids mit dem Beschleuniger verringerte den exzessiven Einsatz dieser Chemikalien im Vulkanisationssystem. Ein Vergleich mit den Vulkanisationseigenschaften eines schwefelvulkanisierten Naturkautschuks für Reifen zeigte, dass die optimale Vulkanisationszeit deutlich kürzer und die Vulkanisationsgeschwindigkeit bedeutend höher war, obwohl die Verwendung der beiden Vernetzer um fast 77 % reduziert worden war. Alles deutet darauf hin, dass sich die Vernetzungseffizienz deutlich verbessert, obwohl die Menge der Chemikalien im Vulkanisationssystem reduziert wird.


Sulphenamide accelerators in combination with zinc oxide activator are used extensively in the sulphur cure systems of a wide range of industrial rubber articles. However, the excessive use of these chemicals has raised major concern regarding their adverse effect on marine life and human health as well as the environment. Zinc oxide was functionalized with a sulphenamide accelerator in an organic solvent to provide a convenient single material to use as an additive. The effect of the additive on the cure properties of natural rubber was then measured. The aim was to minimize the use of these two chemicals in the cure system and enhance the efficiency of the sulphur vulcanisation of the rubber. Functionalising zinc oxide with the accelerator reduced the excessive use of these chemicals in the cure system. When the cure properties were compared with those of a sulphur cure-based natural rubber compound used to make tyres, the optimum cure time was noticeably shorter and the rate of cure significantly faster despite reducing the use of these two curatives by by almost 77 %. All the indications are that the cure efficiency improves considerably when the chemicals in the cure system are reduced. 

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Beschreibung der Devulkanisation von schwefel- oder peroxidisch vernetztem NR und schwefelvernetztem EPDM – experimentelle Validierung der Modellbeschreibung nach Charlesby und Horikx

Im folgenden Beitrag wird das von Charlesby entwickelte Modell zur Quantifizierung des Gleichgewichts zwischen Vernetzung und Kettenspaltung bei der Strahlungsvernetzung mit dem von Horikx weiter modifizierten Modell zur Beschreibung des Aufbrechens des Netzwerkes aufgrund von Alterung verbunden, um das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Arten der Spaltung anhand des Sol-Anteils bei der Devulkanisation von Gummi-Netzwerken zu charakterisieren. Dabei werden die Annahmen, die für die theoretische Beschreibung gemacht werden, mit der praktischen Realität verglichen und untersucht, wie sie sich die Abweichungen auf die Anwendbarkeit des Modells auswirken. Schwefel- und peroxidisch vernetzte NR- und EPDM-Vulkanisate werden unter Bedingungen devulkanisiert, die entweder eine zufällige Spaltung der Hauptkette oder die selektive Spaltung von Netzwerkbindungen begünstigen. Zur selektiven Spaltung von Schwefelvernetzungen werden Thiol-Amin-Reagenzien eingesetzt. Zufällige Spaltung der Hauptketten wird durch Erhitzen von peroxidisch vulkanisiertem NR mit Diphenyldisulfid erreicht, eine für die Rückgewinnung von NR gängige Methode. Ein wichtiger Faktor bei der Auswertung der Experimente ist der Vernetzungsindex. Um verlässliche Ergebnisse zu erhalten, muss der Vernetzungsindex aus der Sol-Fraktion des Netzwerks vor der Devulkanisation berechnet werden. Die aus den Sol-Gel-Daten vor der Devulkanisation berechneten Werte scheinen gut mit den experimentell ermittelten Arten der Netzwerkspaltung während der Devulkanisation zusammenzupassen. Diese Untersuchung bestätigt, dass die Anwendung eines gemischten Charlesby und Horikxs Modells auf die Devulkanistionsdaten für die Charakterisierung der Devulkanisation von NR- und EPDM-Vulkanisaten zufriedenstellende Ergebnisse liefert.


The theoretical model developed by Charlesby, to quantify the balance between crosslink creation between polymers, and chain scission during radiation crosslinking, and further modifications by Horikx to describe network breakdown due to ageing, are merged in the present manuscript to characterize the balance of both types of scission on the development of the sol-content during de-vulcanization of rubber networks. A critical review of disturbing factors in the theoretical considerations vis-à-vis practical reality is given. Sulfur- and peroxide-cured NR and EPDM vulcanizates are devulcanized under conditions of selective crosslink and random main-chain scissions. Crosslink scission is obtained using thiol-amine reagents for selective cleavage of sulfur crosslinks. Random main-chain scission is achieved by heating peroxide vulcanizates of NR with diphenyldisulfide, a method commonly employed for NR reclaiming. An important factor in the analyses of the experiments is the crosslinking index. Its value must be calculated using the sol fraction of the crosslinked network before de-vulcanization in order to obtain reliable results. The values for the crosslinking index calculated with sol-gel data before de-vulcanization appear to fit the experimentally determined modes of network scission during de-vulcanization very well. This study confirms that the treatment of de-vulcanization data with the merged Charlesby and Horikx models can satisfactorily be used to characterize the de-vulcanization of NR and EPDM vulcanizates.

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