GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Ausgabe 11 | 2019

Anzeigenkunde

  • RADO Gummi GmbH
  • Uelfe-Wuppertal-Strasse 17-19
  • 42477 Radevormwald
  • Deutschland
Editorial
499
Der grüne Irrtum

Wunderbar zu sehen, wie viele Menschen jetzt am Aufforsten von Wäldern interessiert sind. Wunderbar, wie Kinder jetzt Bäumchen pflanzen; wunderbar auch, wenn beispielsweise in Afrika von Staats wegen Bäume angepflanzt werden. Damit helfen wir das CO2 aus der Luft zu holen.

Nun klopfen wir uns auf die Schultern, denn wir haben ja etwas für die Umwelt getan.

Aber wie geht es weiter?

Und jetzt beginnt der „grüne Irrtum“.

Es bleibt ja nicht dabei: die Bäume werfen Laub ab, das wird durch Mikroorganismen und Kleinlebewesen zersetzt und vermodert und dabei wird wieder CO2 freigesetzt. Und wenn wir die Bäume nach 40 oder 50 Jahren, wenn sie alt sind, fällen und das Holz verbrennen oder zum Grillen nutzen, dann wird das gesamte gespeicherte CO2 wieder in die Luft entlassen. Dann haben wir eine große CO2-Schlaufe gemacht.

Das war vor Milliarden Jahren anders, damals hat die gute Sonne auch den Bäumen geholfen, das reichlich vorhandene CO2 in C, sprich Holz, und O2 aufzuspalten und so uns Sauerstoff­atmern erst die Möglichkeit für unsere Entwicklung gegeben. Anschließend wurde das alte Holz über viele Jahre hinweg zu Torf und schließlich zu Steinkohle, also eine Sonnenenergie-Sparkasse, die wir heute leerräumen.

Wir können aber mit den heute gepflanzten Bäumen nicht warten, bis sie zu Steinkohle oder wenigstens zu Braunkohle werden, um so das CO2 für immer zu speichern.

Also müssen wir eine andere Methode finden, das gespeicherte C im Speicher zu halten.

Das geht, wie einige Forscher meinen, sehr gut, wenn wir das Holz, und nicht nur die Stämme sondern auch die Zweige, die Späne und den ganzen Kleinkram in Baumaterial wandeln.

Stämme als tragende Elemente und Späne als Spanplatten. Blockhäuser hat es ja schon früher gegeben. Also keine neue Erfindung. Und Hochhäuser aus Holzkonstruktionen gibt es auch schon.

Weiter sparen wir das Brennmaterial für die Zementherstellung und damit CO2-Ausstoß.

Was meinen Sie?

Ihr Heinz Gupta

Interview
508
Frauen-Power für die DKG – Ein Gespräch mit Dr. Sybill Ilisch und Dr. Katja Oßwald

Die Regionalgruppe Ost der Deutschen Kautschuk-Gesellschaft hat auf ihrer Frühjahrstagung in Merseburg am 4. April 2019 Dr. Sybill Ilisch (Trinseo) einstimmig zur neuen Leiterin gewählt. Gleichzeitig wurde Dr. Katja Oßwald  zur neuen Schriftführerin berufen. Sybill Ilisch ist seit 1994 aktives Mitglied der DKG und war bereits zwischen 1998 und 2011 Schriftführerin für die DKG Ost. Katja Oßwald ist wissenschaftliche Mitarbeiterin bei der Polymer Service GmbH Merseburg. Die GAK-Redaktion hatte im Sommer 2019 am Rande der DKG Mitgliederversammlung in Nürnberg die Gelegenheit, die neue Leitung der Regionalgruppe Ost zu interviewen.

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Bericht
510
Von Leder zu intelligenten Lösungen – Antriebsriemen aus Gummi und Polyurethan als ein Motor des industriellen Fortschritts

Continental hat seit 120 Jahren die Geschichte des Antriebsriemens und damit den Fortschritt der Industrie maßgeblich geprägt. Aus dem Jahr 1899 datiert die Anmeldung zur Marke Continental u. a. für Antriebsriemen. Mit einem einfachen Keilriemen fing alles an. Seitdem entwickelt und produziert das Unternehmen Riemen, die in nahezu jeder Industrie weltweit – von Motorrad über den Automobil- und Maschinenbau, bspw. für Landmaschinen, bis hin zu Aufzügen – für den nötigen Antrieb sorgen. Stetig entwickelt das Unternehmen die Materialien, Produkte und Produktionsprozesse weiter. „Aktuell arbeiten unsere Ingenieure am intelligenten Antriebsriemen, mit eingebauter Sensorik. Digitalisierung und Vernetzung leiten die nächste Ära in der Antriebsriementechnologie ein“, so Claudia Holtkemper, die den Geschäftsbereich für Antriebsriemen bei Continental leitet.

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517
Infrarotvorschäumen auf dem Weg zur Serienreife

Partikelschäume ohne Dampf vorzuschäumen war das Ziel des Forschungsvorhabens „IR-PreFoam“. Nach eigenen Angaben ist es dem Projektteam gelungen, physikalisch-chemische Wirkprinzipien aufzuklären und damit die Grundlagen für eine erfolgreiche Skalierung und Industrialisierung einer energieeffizienten Verarbeitungstechnologie für expansionsfähige Schüttgüter zu schaffen.

523
kunststoffland NRW vor Ort bei 3M in Neuss – Mobilität und Leichtbau – Herausforderungen und Chancen für (Automobil-) Zulieferer

Der Verein kunststoffland NRW e. V. als Veranstalter und das Mitgliedsunternehmen 3M Deutschland GmbH als Gastgeber konnten am 5. September 2019 in Neuss zahlreiche Gäste aus Geschäftsführung und Management aus der Wertschöpfungskette Kunststoff begrüßen, die sich die Chance nicht entgehen ließen, einen aktuellen Querschnitt an Expertenmeinungen zum Top-Thema „Mobilität und Leichtbau – Herausforderungen und Chancen für (Automobil-) Zulieferer“ zu erhalten.

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535
Fraunhofer LBF: Optimiertes Spritzgieß­werk­zeug stellt kurzfaserverstärkte Platten für unidirektionale Probekörper her

Ein im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF optimiertes Spritzgießwerkzeug ermöglicht die Herstellung von kurzglasfaserverstärkten unidirektionalen Platten zur Anfertigung hochorientierter Probekörper für Zugversuche. Das Werkzeug wurde so ausgelegt, dass die Verstärkungsfasern näherungsweise unidirektional (UD) in Fließrichtung ausgerichtet sind. Die Probekörper können aus der Platte in jedem beliebigen Winkel zur Fließrichtung entnommen werden, um Parameter für die Materialbeschreibung zu ermitteln. Dies erleichtert eine materialgerechte, ressourcenschonende Bauteilauslegung.

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536
Position der ArGeZ zur Zukunft der Mobilität – Arbeitsgemeinschaft Zulieferindustrie für Technologieoffenheit bei der Förderung neuer Antriebstechnologien

Nach Ansicht der Arbeitsgemeinschaft Zulieferindustrie (ArGeZ) muss der Verkehrssektor durch den Einsatz deutlich emissionsärmerer Antriebstechnologien spürbar CO2-Emissionen einsparen. Hier böten sich beim Individualverkehr neben der batterieelektrischen Antriebstechnologie auch der Einsatz von E-Fuels und effizienter Verbrennungsmotoren an. Noch sei unklar, welche Antriebstechnik zukünftig die Technik der Wahl sein werde und ob es überhaupt eine einzige Technik geben werde.

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538
Trelleborg: Guinness-Weltrekord

Trelleborg Sealing Solutions hat mit dem größten O-Ring der Welt einen Guinness-Weltrekord geschafft. Produziert wurde der 364 m lange O-Ring mithilfe des Fleximold-Verfahrens im Werk von Trelleborg im englischen Tewkesbury. Der erfolgreiche Rekordversuch stand im Mittelpunkt eines Gemeinschaftsprojekts mit 20 Schülerinnen und Schülern der Tewkesbury School.

538
IPF Dresden: Dr. Julian Thiele erhält ERC Starting Grant – Erforschung eines Voxel-basierten 3D-Druckverfahrens für schaltbare, adaptive Polymermaterialien

Dr. Julian Thiele vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) erhält einen ERC Starting Grant für das Projekt „3DPartForm“. Der Europäische Forschungsrat (ERC – European Research Council) fördert in den nächsten fünf Jahren mit ca. 1,5 Mio. EUR die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes in der additiven Fertigung, der den komplexen Anforderungen an Polymermaterialien in Sensorik, Informationsverarbeitung, Robotik und bioinspirierten Strukturen gerecht werden soll.

Aufsatz
512
Effiziente Prüfung und Entwicklung eines visko-elasto-plastischen Materialmodells für thermoplastische Elastomere

Thermoplastische Elastomere (TPE) zeigen ein stark ausgeprägtes nichtlineares Materialverhalten in Kombination mit einer Spannungserweichung nach erstmaliger Belastung sowie eine hohe bleibende Verformung nach der Entlastung, welches zusätzlich abhängig vom Beanspruchungszustand und der Temperatur ist. Um dieses Werkstoffverhalten bei der Auslegung von TPE-Bauteilen vollständig auszunutzen, müssen geeignete Materialmodelle entwickelt werden. Basierend auf einem isotropen und inkompressiblen TPE wurde ein visko-elasto-plastisches Materialmodell entwickelt, welches auf bekannten allgemeingültigen Materialmodellen für reine Elastomere basiert. Die Validierung des Modells erfolgte anhand eines Dichtrings, wodurch die Defizite der bekannten Materialmodelle bezogen auf TPE aufgezeigt werden konnten. Des Weiteren wurde die Abhängigkeit der Materialparameter vom ­Beanspruchungszustand und der Temperatur untersucht, um einen effizienten Prüfplan zu entwickeln.


Thermoplastic elastomers (TPE) show a strong non-linear material behaviour in combination with a stress softening after initial loading and a high residual deformation after unloading. This behaviour depends on the stress state as well as on the temperature. In order to consider this behaviour during the design and development of TPE parts, suitable material models have to be developed. The material behaviour of an isotropic and incompressible TPE was used to develop a visco-elasto-plastic material model based on generally known material models. The calibrated material model was validated on a sealing ring in order to show the deficits of the generally known materials. Furthermore, the dependence of the material parameters on the stress state and temperature was investigated to develop an efficient test plan for the calibration of the material model.

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518
Ein alternatives Verfahren zur Vulkanisation von Gummiartikeln

Durch die Oberflächenmodifikation von Zinkoxid mit einem Beschleuniger wurde ein Einkomponentenadditiv für ein Schwefelvulkanisationssystem hergestellt. Dazu wurde eine Dichlormethanlösung von ZnO und einem Sulfenamidbeschleuniger im Vakuum verdampft. Der optimale Beschleunigeranteil wurde mit 350 mg/g bestimmt. Es wurde ein großer Ansatz des oberflächenmodifizierten ZnO mit dieser Zusammensetzung hergestellt (im Folgenden als „TBBS/ZnO-Pulver“ bezeichnet) und der Einfluss des Anteils an TBBS/ZnO-Pulver auf die Vernetzungseigenschaften eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM) und eines Polybutadienkautschuks (BR) bei der Schwefelvulkanisation untersucht. Mit ansteigendem Anteil an TBBS/ZnO-Pulver im Kautschuk nahm die optimale Vulkanisationszeit ab. Die Anvulkanisationszeit blieb jedoch unverändert. Die Vulkanisationsgeschwindigkeit nahm zu, bis sie ein Optimum erreicht hatte. Der Vernetzungsgrad nahm mit steigendem TBBS/ZnO-Pulveranteil deutlich zu. All das deutet darauf hin, dass der Einsatz des TBBS/ZnO-Pulvers in einem Vulkanisationssystem mit Schwefel die Effizienz des Vulkanisationsprozesses erhöht und die Zykluszeit verkürzt und damit die Kosten und schädliche Auswirkungen der Vulkanisation reduziert. Das TBBS/ZnO-Pulver wäre damit ein mögliches alternatives Additiv für die Schwefelvulkanisation von Kautschuk.


Zinc oxide was treated with a sulfenamide accelerator by vacuum evaporation of a suspension of ZnO in a solution of the accelerator in dichloromethane to provide a convenient single material component to use as additive. The optimum quantity of the accelerator in the additive was found to be 350 mg/g. A large batch of the surface-modified zinc oxide with this composition (referred to as the ‘TBBS/ZnO powder’) was then prepared. The effect of an increasing loading of the TBBS/ZnO powder on the cure properties of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) and polybutadiene rubber (BR) containing elemental sulfur was subsequently measured. When the loading of the TBBS/ZnO powder in the rubbers was raised progressively, the scorch time was unaffected and the optimum cure time reduced. The rate of cure kept rising until it reached an optimum. The crosslink density increased substantially as the loading of the TBBS/ZnO powder in the rubber was raised progressively. All the indications are that the use of the TBBS/ZnO powder in combination with sulfur in the cure system improves efficiency of the vulcanization process, reduces cost and harmful effects while also shortening the cure cycle. The surface modified TBBS/ZnO powder is a viable alternative chemical additive for the sulfur vulcanization of rubber.

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524
Verfahren zur simultanen dynamisch-mechanischen und dielektrischen Analyse – Teil 2: Bestimmung der Temperaturabhängigkeit des dielektrischen Verhaltens von Elastomerkompositen unter statischer Verformung

Elastomere Werkstoffe sind häufig mit elektrisch leitfähigen Füllstoffen wie Ruß verstärkt. Unter mechanischer Verformung verändern sich die in der Gummimatrix vorhandenen Rußstrukturen und lassen sich daher quasi als „Marker“ für die Zustandserkennung eines Elastomerbauteils verwenden. Ein geeignetes Messverfahren dafür ist die dielektrische Analyse. Um sie für diesen Zweck nutzen zu können, ist die Kenntnis der exakten Korrelation zwischen den mechanischen und dielektrischen Eigenschaften des Materials notwendig. Der Schlüssel zum Verständnis der Zusammenhänge liegt in der Verwendung der simultanen dynamisch-mechanischen und dielektrischen Analyse, die hier in einer dreiteiligen Serie vorgestellt wird. Teil 1 (GAK 09 2019) beschäftigte sich mit dem Einfluss einer definierten statischen mechanischen Verformung eines rußgefüllten, hydrierten Acrylnitrilbutadien-Kautschuks (HNBR) auf die dielektrischen Spektren. Im vorliegenden Teil 2 wird der Temperatureinfluss auf die dielektrischen Spektren eines rußgefüllten HNBR unter einer statischen mechanischen Verformung untersucht.


Elastomer materials are often reinforced with electrically conductive fillers such as carbon black. The carbon black structures in the rubber matrix change under mechanical deformation and can therefore be used as “markers” for condition monitoring of elastomer components. Dielectric analysis is a suitable method for measuring this effect. In order to be able to use it for this purpose, it is necessary to know the exact correlation between the mechanical and dielectric properties of the material. The key to understanding this correlation lies in the use of simultaneous dynamic-mechanical and dielectric analysis, which is presented here in a three-part series. Part 1 (GAK 09 2019) dealt with the influence of a defined static mechanical deformation on the dielectric spectra of a carbon black-filled, hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (HNBR). Part 2 investigates the temperature influence on the dielectric spectra of a carbon black-filled HNBR under static mechanical deformation.

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528
Einfluss der Modifikation von Polymerketten durch Vernetzer und Beschleuniger auf die Elastomereigenschaften – Teil 2

Der Einfluss von Struktur und Dichte des Polymernetzwerks auf das Verhalten der Polymerketten und die Eigenschaften der Elastomere steht schon lange im Fokus von wissenschaftlichen Studien. Dabei scheint jedoch ein Parameter immer unterschätzt zu werden: die Modifikation der Polymerketten durch Schwefel und Beschleunigerfragmente aus dem Vulkanisationssystem. Der vorliegende Beitrag soll die Aufmerksamkeit auf diesen wichtigen Beitrag zum Verhalten von dreidimensionalen Netzwerken lenken. Dazu wurden Proben aus emulsionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk (E-SBR) untersucht, die mit Tetramethylthiuramdisulfid und Schwefel (TMTD/S8) bzw. Zinkdialkyldithio­phosphat und Schwefel (ZDT/S8) vulkanisiert wurden. Vernetzungsdichte und Netzwerkstruktur dieser Proben wurden detailliert charakterisiert. Die Struktur des freien Volumens wurde durch Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy (PALS), Glasübergänge mittels DSC und DMA bestimmt. Außerdem wurden das Verhalten unter statischer Belastung und die thermische Stabilität bewertet. Alle untersuchten Eigenschaften waren durch eine Kombination aus Vernetzungsgrad, Vernetzungsstruktur und zu einem großen Teil durch die Modifikation der Polymerketten beeinflusst. Der Einfluss dieser Modifiktion hängt von Anteil und Struktur der Vernetzermoleküle ab. Auf Basis der Ergebnisse wird die Verlässlichkeit der Einheit phr, in der der Anteil an Vernetzer in der Regel angegeben wird, noch einmal hinterfragt. Außerdem konnte gezeigt werden, das DSC, DMA und PALS Beweise für die Modifikation der Polymerkette durch Vernetzer liefern. In Teil 1 (GAK 10 2019) wurde beschrieben, wie die Zusammensetzung des Vulkanisationssystems im Allgemeinen die Vernetzungsstrukturen beeinflusst. Er enthält den experimentellen Teil und den Vergleich von Vernetzungsgrad und Vernetzungsstrukturen nach der Vulkanisation mit TMTD/S8 bzw. ZDT/S8. Der vorliegende Teil 2 zeigt anhand von DSC-, DMA- und PALS-Messungen, dass die Modifikationen der Polymerketten einen Einfluss auf die Kettensteifigkeit, die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Ketten, den Glasübergang, die Kristallisationsfähigkeit, die Relaxationszeiten, die Größe des freien Volumens, die thermische Stabilität und die Zugfestigkeit haben.


Considerable attention is paid to the influence of crosslink density and crosslink structures on behavior of polymer chains and properties of elastomers. However, a very important parameter seems to be underestimated: the modifications to the polymer chains by curatives, formed by sulfur and fragments of accelerators. The present paper intends to draw attention to this important contribution to performance of spatial networks. Emulsion styrene-butadiene rubber (E-SBR) samples, cured with tetramethylthiuram disulfide and sulfur (TMTD/S8), and zinc dialkyl dithiophosphate with sulfur (ZDT/S8), were studied. They were characterized in detail in terms of crosslink density and crosslink structures. Microscale techniques were used to obtain information about the behavior of the polymer chains: PALS to study the free volume structure; DSC and DMA to monitor the glass transition process. Properties such as static mechanical performance and thermal stability were also evaluated. All of the investigated characteristics were influenced by a combination of crosslink density, crosslink structures, and, to a large extent, by the modifications of the polymer chains. The effect of the modifications is dependent on the amount and the structure of the curatives’ molecules. On the basis of the obtained results, the reliability of „phr” unit used for calculation of the curatives’ amount has been queried. Furthermore, it has been demonstrated that DSC, DMA and PALS techniques can provide evidence for the presence of the modifications on the polymer chain by curatives. Part 1 (GAK 10 2019) describes how the composition of the vulcanization system generally influences the crosslinking structures. It contains the experimental part and the comparison of the degree of crosslinking and crosslinking structures after vulcanization with TMTD/S8 or ZDT/S8. In part 2 the results of DSC, DMA, and PALS measurements show that the modifications of the polymer chains seem to influence the chain stiffness, inter-chain interactions, glass transition process, ease of crystallization, relaxation times, free volume size, thermal stability, and tensile strength.

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