Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Weiterentwicklung und Optimierung kryogener Mahlverfahren zur effizienten Herstellung thermoplastischer und elastomerer Pulver

AiF-FV Nummer: 13676

Laufzeit:

01.12.2004 - 31.05.2006

Forschungsstellen:

  • Fraunhofer Institut Umwelt-, Sicherheits-, Energietechnik UMSICHT
    Osterfelder Str. 3, 46047 Oberhausen
    www.umsicht.fhg.de

  • Technische Universität Chemnitz Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik
    Reichenhainer Str. 70, 9126 Chemnitz
    www.tu-chemnitz.de/mbv/KunstStTechn/

Zusammenfassung:

Zielstellung des Projekts war die Entwicklung neuer Werkstoffe unter Verwendung hochwertiger, sortenreiner Produktionsabfälle der Gummiindustrie. Als Grundlage hierfür dienten werkstoffliche Konzepte zur Herstellung von speziellen Gummimehl-Kunststoff-Compounds, den so genannten Elastomerlegierungen (EA). Aufgrund ihres TPEähnlichen Charakters bietet diese Werkstoffklasse hohe Substitutionspotenziale in zahlreichen Branchen, insbesondere im Maschinen- und Automobilbau. In diesen Branchen stellen einerseits die Qualitätssicherung eine hohe Akzeptanz und Eintrittsschwelle für neue Werkstoffe dar. Andererseits unterliegt ebenso die Branche der Gummiverarbeiter hohen Qualitätsanforderungen und Dokumentationspflichten. Im Rahmen des Projektes wurde daher versucht, diesen Qualitätsgedanken von der Sammlung der Abfälle über die Herstellung feiner Gummimehle bis zur Herstellung der Compounds zu übertragen, um so dem Markt einen neuartigen Werkstoff anbieten zu können, der sich für den Einsatz in technisch hochwertigen Anwendungen eignet und damit Abstand nimmt von der heutigen »Downcycling«-Praxis. Die finanziell geförderten Forschungsstellen konnten unter Beteiligung der mittelständischen Industrie eben diesen Nachweis erbringen; Leistungsstarke elastomere Werkstoffe (Gummiqualitäten der Nichtreifenanwendungen) sind als Ausgangsmaterial in Form von reinen Produktionsreststoffen (Abfallgummi) in großen Mengen am Markt verfügbar. Die Sammelpraxis dieser Reststoffe in den Betrieben muss jedoch optimiert werden, indem der Abfallgedanke einem Rohstoffansatz weicht und so eine sortenreine Sammlung der oftmals hochwertigen Gummiqualitäten gesichert wird. Aufgrund der bestehenden Qualitätsmanagementpraxis in der Branche ist es möglich, die Qualität der gesammelten Materialien durch Sicherheits- und Werkstoffdatenblätter exakt zu spezifizieren. Hierzu besteht Bereitschaft auf Seiten der Gummiverarbeiter. Im Projekt wurde diese Arbeitsweise bereits praktiziert. Im Rahmen umfangreicher Zerkleinerungstests wurde anschließend das Zerkleinerungsverhalten von Gummiqualitäten mit unterschiedlicher Kautschukbasis untersucht. Es wurde Know-how generiert, welche Partikelgrößenverteilungen auf welche Weise wirtschaftlich herstellbar sind. Dies ermöglicht für die Zukunft auch in diesem Verfahrensschritt dauerhaft gleichbleibende Qualitäten in Form feiner Gummimehle als Ausgangsmaterial (Rezepturkomponente) für die Compoundierung mit Kunststoffen zu erzeugen. Die Automatisierung der Regelungstechnik der Kaltmahlanlage durch den Einsatz Neuronaler Netze als selbstlernende Softwaretools wird diesbezüglich die Qualität der erzeugten Produkte weiter steigern und gleichzeitig die spezifischen Kosten durch Einsparung von Betriebsmitteln senken. Im Rahmen des Projekts konnte die Machbarkeit solcher innovativer Regelungskonzepte nachgewiesen werden. Auch im letzten Prozessschritt - hin zur hochwertigen Werkstofflösung - konnte anhand umfangreicher Compoundierversuche und der anschließenden Werkstoffcharakterisierung gezeigt werden, dass qualitätssichere Werkstoffe erzeugt werden können, die niedrige Herstellkosten (aufgrund geringer Rohstoffkosten) und interessante Werkstoffeigenschaften vereinen. Insbesondere auf Basis von Gummimehl mit Naturkautschukbasis entstandenen Gummimehl-Kunststoff-Compounds (EAs), die sich durch beachtliche Zugfestigkeiten und hohe Elastizität auszeichnen. Auch die thermoplastische Matrix der neuartigen TPE-ähnlichen Werkstoffe wurde variiert. Unter Verwendung von Polyamid und Fluorkautschukgummimehl entstanden so Gummimehl-Kunststoff-Componds mit hoher Temperaturbeständigkeit, deren Einsatzmöglichkeiten ins-besondere in »under-the-hood«-Anwendungen von Automobilzulieferern derzeit geprüft werden. Die Zielstellungen des Projekts wurden erreicht.

Förderhinweis:

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Abschlussbericht:

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