GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Issue 03 | 2015

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Editorial
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Die Lüge …

Über die schillernde Bedeutung des Begriffs „Wahrheit“ haben wir vor kurzem aus Anlass der Enthüllungen von Herrn Snowden geschrieben.

Ebenso schillernd ist auch der Begriff „Lüge“.

Im Augenblick wird m. E. mehr denn je gelogen. Besonders dreiste Lügen kommen von Herrn Putin, der behauptet nichts mit den Separatisten in der Ukraine zu tun zu haben. Er ist sicher der Ansicht, dass diese Leute ihre schweren Geräte, Panzer und Kanonen auf dem Flohmarkt gekauft haben.

Ebenso machen sich aber die westlichen Diplomaten schuldig, die diese Aggression nicht anprangern.

Als Hitler die osteuropäischen Länder besetzte, schaute man auch weg und betrieb „Appeasement“,
um einen Krieg zu verhindern.

Es gibt da noch die Lüge der Hoffnung oder die „Fromme Lüge“, bei der man hofft, dass die spätere Wahrheit der Lüge entspricht. So behauptet zum Beispiel die Bundesregierung, dass bei einem wirtschaftlichen Zusammenbruch Griechenlands keine negativen Folgen für die Steuerzahler entstünden.

Auch in anderen Teilen der Welt wird gelogen, dass sich die Balken biegen. Wenn die NSA behauptet, alle ihre Gräueltaten seien nur zum Schutz Amerikas erfolgt, dann können selbst viele Amerikaner dem nicht folgen.
In Russland aber wird Zar Wladimir von vielen Menschen verehrt – trotz seiner Lügen – denn er gibt ihnen die Hoffnung auf ein erstarkendes Russland.

Und für Putin selbst gilt: Правильно ильи неправильно – моя страна *

Ihr Heinz Gupta

Article
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Messdatenbasierte Crashsimulation für kurzglasfaserverstärkte Kunststoffe

Die zeitlich hochaufgelöste Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von kurzglasfaserverstärkten Polymerwerkstoffen bei sehr hohen Deformationsgeschwindigkeiten ist essenziell für Weiterentwicklungen im Bereich der Crashsimulation mit der Finite-Elemente-Methode (FEM). Vor allem der Automobilsektor stellt durch die im Crashfall auftretenden hohen Dehnraten und der weiten thermischen Einsatzgrenzen von –40 °C bis 80 °C extreme Anforderungen an den Werkstoff. Da sowohl die Beanspruchungsgeschwindigkeit als auch die Temperatur einen massiven Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Thermoplasten haben, ist es von großer Bedeutung, beide Effekte bei der Materialcharakterisierung zu berücksichtigen. Vor diesem Hintergrund wurde am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen eine Methodik zur automatisierten Materialdatenaufbereitung entwickelt und erprobt. Dabei werden die Messdaten Kraft, Längs- sowie Querdehnung und Dehnrate genutzt, um wahre Spannungs-Dehnungs-Kurven bei unterschiedlichen konstanten Dehnraten zu ermitteln. Die Methodik nutzt ausschließlich Messdaten und funktioniert vollständig ohne FEM-basierte Optimierungsverfahren wie Reverse Engineering. Die grundlegende Funktionsweise der Methodik sowie deren Anwendung zur Crashsimulation von Thermoplasten werden am Beispiel von kurzglasfaserverstärktem Polyamid 6 gezeigt. Die Vorteile der Methodik liegen in der deutlichen Reduzierung des Aufwands bei der Materialdatenermittlung durch den Wegfall von rechnergestützten Optimierungsverfahren sowie der Reduzierung möglicher Fehlerquellen durch den Wegfall subjektiver Einflüsse bei der Materialdatenaufbereitung durch die Automatisierung.


The temporal high-resolution determination of mechanical properties of short fibre reinforced polymeric materials at very high deformation velocities is essential for advancements in the sector of crash simulation using finite element analysis (FEA). Especially the automobile industry has very high material requirements regarding high strain rates and wide thermal limits of use from –40 °C to 80 °C as they occur in case of crash accidents. Since strain velocity as well as temperature have a major impact on the mechanical behaviour of thermoplastic materials it is essential to consider both effects for material characterisation. Hence the Institute of Plastics Processing (IKV) at RWTH Aachen developed and tested a methodology to automatically generate material data using measured data such as force, longitudinal/lateral strain and strain rate in order to calculate true stress/strain-curves at different constant strain rates. The approach uses exclusively measured information and works completely without FEA-based optimisation approaches such as reverse engineering. The basic functionality of the procedure as well as their application to simulate impact loadings of thermoplastics are presented for short fibre reinforced polyamide 6 as an example. The advantage of the presented approach is a significant decrease of the effort in determining material data due to omission of computer-based optimisation approaches, reduction of potential error sources and – due to automation – discontinuation of subjective influences during data processing.

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Schnelle Permeabilitätsbestimmung von Textilien in QS und F + E

In Herstellverfahren für FKV (Faser-Kunststoff-Verbunde) wie etwa RTM (resin transfer moulding) u. ä. sind Zykluszeiten, Prozessverlauf und -ergebnis stark von der textilen Permeabilität abhängig, deren Kenntnis Voraussetzung für eine effiziente Werkzeugkonstruktion, Prozessauslegung und Simulation ist. Dem Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) und Präzisionsmaschinenbau Bobertag (PMB) ist es in einem IGF-ZIM-Transferprojekt mit patentierter kapazitiver Sensortechnologie gelungen, die Fließfront auch in hochsteifen RTM-Stahlwerkzeugen „sichtbar“ zu machen. Diese Fließfrontverfolgung als Permeameter-Technologie wurde von Software über Sensortechnik bis hin zu Mechanik auf einen Stand gebracht, der standardisierten industriellen Einsatz erlaubt und so die Serienfertigung von FKV-Bauteilen vorantreibt.


Cycle times, process behaviour and process results of manufacturing procedures for fibre composites – such as RTM (resin transfer moulding) and the like – strongly depend on textile permeability; its knowledge is the basis for efficient tool construction, process design and simulation. Within the frame of an IGF-ZIM transfer project and based on patented capacitive sensor technology, the Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) and Präzisionsmaschinenbau Bobertag (PMB) have succeeded in making the flow front “visible”, even in extremely rigid steel RTM tools. The tracking of the flow front in the form of a permeameter technology was brought to a state – from software, sensor technology through to the mechanical system – allowing the standardised usage in industry and hence boosting serial production of fibre composite parts.

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FFKM für die Bewältigung neuer Anforderungen

Perfluorelastomere (FFKMs) sind polymere Materialien, die dann zum Einsatz kommen, wenn andere Elastomere bei chemischen Angriffen und/oder extremen Temperaturen versagen. FFKMs besitzen von allen derzeit industriell verfügbaren Elastomeren die höchste thermische und chemische Beständigkeit. Sie bewähren sich immer häufiger in Industrieanwendungen, wenn die Betriebsbedingungen härter werden, und finden sich in Dichtungen für den Chemie-Anlagenbau, für Flugzeugturbinen sowie für die Plasmabehandlung in der Halbleiterproduktion wieder. Mit diesem Artikel sollen technische Einblicke zu FFKMs, ihre Vernetzung, ihre thermische und chemische Beständigkeit und ihre Anwendungsmöglichkeiten vermittelt werden. Zudem werden detaillierte Informationen zum Umgang und zur Verarbeitung von FFKM-Polymeren und entsprechenden Compounds bereitgestellt. Aufgrund ihres Preises ist ordnungsgemäßes Handling und ein angemessener Einsatz von erheblicher Bedeutung.


Perfluoroelastomers (FFKMs) are polymer materials that come into play where other elastomers prove insufficient in handling chemical attacks and/or extreme temperatures. These materials have the highest level of chemical and thermal resistance of any elastomer currently available. They prove more and more frequently successful in industry applications as operating conditions become increasingly intense and can be found in seals for engineering chemical installations, airplane turbines and plasma treatment related semiconductor applications. The intention of this article is to provide technical insight in FFKMs, their crosslink chemistry, chemical and thermal resis­tance, and application considerations. Also detailed information on how to handle and work with FFKM polymers/compounds will be provided. Due to their costs proper handling and use are significantly important.

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Anlagen zur Entwicklung von Carbonfasern auf Basis von PAN, Lignin und PE

Entwicklungen neuer und variierter Polymere, die entweder rein oder in Blends verarbeitet werden, können durch den Spinnprozess zu neuartigen und verbesserten Fasern führen. Die Adaption der Eigenschaften dieser Fasern an die Folgeprozesse bedarf einer aufwendigen, von vielen Einflussparametern bestimmten Entwicklungsarbeit. Die Investitionen in geeignete Anlagen sind hoch und stellen den Entscheider vor ein Dilemma. Da noch nicht bekannt ist, wie der zukünftige Prozess gestaltet werden muss, darf die zu erstellende Anlage nur möglichst wenig den Prozess bestimmende Elemente enthalten, die nicht variiert werden können. Das System muss sehr flexibel anpassbar bleiben. Das bedeutet, die Prozessschritte im Fadenlauf möglichst variabel zu gestalten und die Steuerung der jeweiligen Variante ohne Programmieraufwand anpassen zu können. So stellen sich die Fragen, welche Aspekte bei der Entwicklung eines neuen Filaments von Seiten des Maschinenbauers zu berücksichtigen sind, um dem Entwickler einen möglichst großen Spielraum zu geben, und wie die Werkzeuge gestaltet werden müssen, um immer wieder neue Gestaltungsideen der Anlage berücksichtigen zu können. Der vorliegende Artikel versucht, solche Fragestellungen anhand von Beispielen zu beantworten.


Developments of new and varied polymers which are processed either purely or in blends, can lead to new and improved fibres due to the spin process. The adaptation of the characteristics of these fibres to the follow-up processes requires sophisticated development work being affected by many influencing factors. The investments in appropriate facilities installations are high and the decision makers will face a dilemma. As it is not yet known how the future process must be designed, the plant to be established may only contain as little as possible process determining elements, which cannot be varied. The system must remain very flexibly adjustable. That means to arrange and keep the processing steps in yarn guiding variable and to be able to customise the control of the respective model without programming effort. Thus the following questions have to be answered: which aspects need to be considered by mechanical engineers during the development of a new filament in order to give the developer the highest possible flexibility; and how must the tools be constructed to be able to repeatedly take into account new ideas for the design of the plant? The paper presented attempts to answer such issues on the basis of examples.

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Modellierung und Konstruktion ­verstärkter Elastomerprodukte für Öl- und Gas-Anwendungen

Für Öl- und Gas-Anwendungen werden häufig verstärkte Elastomerprodukte – einschließlich flexibler Schläuche und Dichtungen – verwendet. Die Konstruktion dieser Produkte mit Hilfe regulärer technischer Methoden ist schwierig, wenn man die Kombination aus geschwindigkeits- und temperaturabhängigem Elastomerverhalten, hoch-nichtlinearen Verstärkungsmaterialien wie Kevlar und anderen gewebten oder orientierten Materialien und der Möglichkeit umfangreicher Verformungen sowie eine ausgeprägte Anisotropie des zusammengesetzten Produkts bedenkt. Grundlagenanalysen sind ebenfalls kompliziert, da nichtlineare Werkstoffeigenschaften zu messen und dann die resultierenden Testdaten mit modernen Werkstoffmodellen abzugleichen sind. Der vorliegende Artikel beschreibt stringente Verfahren für die Konstruktion dieser Produkte und benutzt dabei eine Kombination aus Materialprüfung, Implementierung komplexer Modelle für Elastomerverhalten und -verstärkung sowie nichtlinearer Finite-Elemente-Modellierung. Hier werden zwei Beispiele zu Konstruktionsanalysen, die diese Methoden einbeziehen, präsentiert: ein mit Kevlar/Nyloncord verstärkter Elastomerschlauch und eine Dichtung für hohe Temperaturen und Drücke.


Reinforced elastomeric products are used commonly in oil and gas applications, ­including flexible hoses and seals. Design of these products using engineering ­
methods is difficult given the combination of rate-and-temperature-dependent elastomers, highly nonlinear reinforcing materials such as Kevlar and other woven or oriented materials, the potential for large deformations, and the high degree of anisotropy in the combined product. Fundamental analyses are also complicated by the need to measure nonlinear material properties and then calibrate the resulting test data to advanced material models. This presentation describes rigorous methods to design these products using a combination of specialised material testing, implementation of sophisticated models for elastomer behaviour and reinforcements, and nonlinear finite element modelling. We provide two examples of design analyses implementing these methods: a Kevlar and nylon cord reinforced elastomeric hose and
a gasket subjected to high temperatures and pressures.

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Physikalisches Schäumen von Elastomerformteilen im Spritzgießverfahren

In weiten Bereichen der Dichtungstechnik kommen aus Gründen der Materialeffizienz oder zur Einstellung besonderer mechanischer Eigenschaften geschäumte Elastomerprodukte zum Einsatz. Zum Schäumen können chemische oder physikalische Treibmittel eingesetzt werden. Insbesondere physikalische Treibmittel bieten weitreichende ökologische und ökonomische Vorteile, wobei deren reproduzierbare Dosierung im Verarbeitungsprozess eine Herausforderung darstellt. Deshalb ist am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen erstmalig das Potenzial von Trockeneis als physikalisches Treibmittel beim Elastomerschaumspritzgießen untersucht worden.


Foamed elastomer products are used in large areas of sealing technology due to material efficiency or to adjust specific mechanical properties. Chemical or ­physical blowing agents can be used for foaming. Especially physical blowing agents offer extensive ecological and economical benefits. A major challenge is the reproducible dosage of the blowing agent during the production process. Therefore the Institute of Plastics Processing (IKV) at RWTH Aachen University has examined the potential of dry ice as physical blowing agent in elastomer injection moulding for the first time.

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Technical reports
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Zusammenfassung ausgewählter Artikel aus RC&T 87, Nr. 2

Dieser Artikel enthält deutschsprachige Zusammenfassungen folgender Artikel des Rubber Chemistry and Technology Journal (RC&T) 87, Nr. 2, (April - Juni 2014), geschrieben von Horst-Eckart Toussaint.

  • Füllstoff-Netzwerkbildung eines Nanografits mit hoher Formanisotropie und sein Synergismus mit Ruß in
    Nanocomposites auf ­IR-Basis
  • QSPR-Untersuchung der rheo­logischen und mechanischen Eigenschaften von Chloropren­kautschuk-Beschleunigern
  • Ermittlung der Lebensdauer von O-Ringen aus Nitrilkautschuk in Hydraulikflüssigkeiten
  • „Ternärer” HAF/Kieselsäure/Nanoclay- und binärer HAF/Kieselsäure-Masterbatch aus frischem Naturlatex
  • Einfluss einer Oberflächenbehandlung und der Größe der ­Kieselsäure auf die mechanischen Eigenschaften von entsprechend verstärkten Elastomer-Composites
  • Voraussage des Rollwiderstands von Lkw/Omnibus-Radialreifen mit Laufflächenmischungen auf Nanocomposite-Basis über Finite-Elemente-Simulation
  • Zusammenwirkende Effekte von funktionellen Epoxidgruppen an Naturkautschuk und Silan-Kupplungsmitteln auf die Verstärkung durch Kieselsäure
  • Thermogravimetrische Analyse der Kinetik der Bound-Rubber-Bildung auf oberflächenmodifizierter Kieselsäure
  • Vergleich der Eigenschaften von mit Kieselsäure oder Ruß verstärktem Naturkautschuk bei Zusatz von niedermolekularem Epoxidpolymer
  • Verteilung und mechanische Eigenschaften von mit Ceroxid gefüllten Kautschuk-Composites
  • Untersuchung der Flokkulation in mit Kieselsäure gefülltem Kautschuk mit Hilfe von Ultraklein­winkel-Röntgenstreuung
  • Herstellung von tieftemperatur-beständigen und elektrisch hoch isolierenden CR/BR-Verschnitten
  • Kinetisches Modell für die thermische Dehydrochlorierung von chloriertem Naturkautschuk mit unterschiedlichem Chlorgehalt


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