GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Issue 05 | 2019

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Editorial
183
Jetzt demonstrieren oder später schwimmen?

Wir alle haben von der Fridays-for-Future-Bewegung gehört – Schüler schwänzen freitags die Schule, um für eine Zukunft ohne Klimawandel zu demonstrieren und schwenken dabei Transparente mit dem Slogan „March now or swim later”! Sie kämpfen für das Recht, in einer Welt ohne weiteren weltweiten Temperaturanstieg und den damit verbundenen katastrophalen Folgen leben zu können.

Die Jugendlichen möchten, dass auch wir, die älteren Generationen, in Panik geraten und ganz schnell und am besten auch ganz radikal etwas gegen das Problem unternehmen. Sie fordern die Regierungen auf, ihre Hausaufgaben zu machen und endlich zu handeln, anstatt sich träge weiter im Kreis zu drehen. Aber sollten sie sich wirklich auf Politiker verlassen, um die Situation zu retten?

Die aktuellen politischen Ereignisse fördern ein solches Vertrauen nicht wirklich. Sei es die monatelange Handlungsunfähigkeit der US-Regierung im letzten Winter aufgrund von Meinungsverschiedenheiten über „Trumps Grenzmauer”, oder die sich zäh und quälend hinziehende Brexit-Katastrophe, die wir im Moment erleben müssen.

Anscheinend denken Politiker, dass jede Deadline mit nur begrenztem Risiko auf unbestimmte Zeit verlängert werden kann. Ist das eine kluge Strategie für den Klimawandel oder haben die Schüler ein Recht, panisch zu werden und auch Panik zu schüren?

Politiker verstehen offensichtlich das Prinzip der Hysterese nicht. Es kann sein, dass die Veränderung im Moment noch langsam voranschreitet. Sie wird sich aber ab einem bestimmten Punkt mit kaskadenhaften Effekten beschleunigen. Wenn wir diesen Punkt überschreiten, wird es nicht mehr einfach sein, zum gegenwärtigen Klima zurückzukehren.

Aber wer ist schon gewissenhaft in Bezug auf Deadlines…? Da fallen mir die legendären Worte des unsterblichen Douglas Adams ein: „Ich liebe Deadlines. Ich liebe das zischende Geräusch, das sie machen, wenn sie vorbeiziehen.“

Wir sollten unsere Kinder beeindrucken und diese Deadline nicht vorbeizischen lassen!

Ihre
Isabella Kappner
i.kappner@gupta-verlag.de

Report
196
Arburg Technologie-Tage 2019 – Digitalisierung im Fokus

Mehr als 6 000 Gäste aus 54 Ländern konnte Arburg zu den Technologie-Tagen 2019 vom 13. bis 16. März am Firmensitz in Loßburg begrüßen. Das Unternehmen bot seinen Gästen mit rund 50 Exponaten einen Überblick über Spritzgießtechnologien, die industrielle additive Fertigung und Industrie 4.0. Highlights waren die Weltpremiere der AM-Factory, die Effizienz-Arena mit dem Schwerpunkt „Digitalisierung“, sowie
Lösungen für Automotive, Leichtbau und Medizintechnik. Die Präsentation der Dienstleitungen und Betriebsrundgänge rundeten das Angebot ab.

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205
IKD und Werkzeugbau Weidemann entwickeln neues FFF-Verfahren – Rotatorische additive Ein- und Mehrkomponentenfertigung von Polyurethanen, Siliconen und Epoxidharzsystemen

Die additive Fertigung von Bauteilen aus thermoplastischen Filamenten (Fused Filament Fabrication, FFF) ist eine bewährte Technologie, um klassisch 2½-dimensionale Bauteile in z-konstanter Fertigungsweise zu generieren. In einem Kooperationsprojekt des Instituts für Kunststofftechnik in Darmstadt (IKD) der Hochschule Darmstadt (h_da) mit der Fa. Werkzeugbau Weidemann GmbH & Co KG soll neben der klassischen 2½-dimensionalen Fertigung auf einer Druckplattform eine rotatorische Fertigung realisiert werden.

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211
Verbände fürchten erhebliche Auswirkungen durch vorgesehene Einstufung von TiO2 | Vom 23. Hein-Technologietag

Kaum ersetzbar, massive Einschränkung für die Produktqualität und Produktvielfalt, schlecht für etablierte Verwertungswege – so sieht das Fazit einer aktuellen Untersuchung der Kunststoffindustrie, der Pigmenthersteller und der Recycler aus, sollte Titandioxid (TiO2) für die Kunststoffproduktion wegfallen. Die Studie ist eine Reaktion auf die Pläne der Europäischen Kommission, das Weißpigment als möglicherweise krebserzeugend einzustufen. Die Industrie sieht keinen Grund für eine solche Einstufung, da bestehende strenge Grenzwerte und Regularien den ordnungsgemäßen und sicheren Gebrauch von TiO2 garantieren. Darüber hinaus konnten verschiedene Langzeitstudien keine Gesundheitsrisiken für Beschäftigte im Umgang mit dem Stoff feststellen, so heißt es.


Der 23. Technologietag für Produktentwicklung, Formenbau und Produktion fand am 15. Februar 2019 erstmals am neuen Standort in der Brandboxx in Hannover-Langenhagen statt. Nach Angaben des Veranstalters, der Fa. Konstruktionsbüro Hein GmbH, nahmen 99 Aussteller und mehr als 540 Besucher an der Veranstaltung teil.

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219
Nachhaltigkeit im Umgang mit Kunststoffabfällen: Sichere Verbrennung zur Energiegewinnung

Kunststoffe können als feste Brennstoffe angesehen werden, da sie aus brennbaren Materialien wie Erdöl oder biobasierten Polymeren hergestellt werden. Daher wäre es logisch sie zur endgültigen Entsorgung in einem geschlossenen System zu verbrennen. In einem solchen Prozess sollte sich außerdem nutzbare Energie gewinnen lassen. Zur sicheren, umweltfreundlichen und effizienten Energiegewinnung (Vermeidung von Emissionen, insbes. Stickoxide) muss der Verbrennungsprozess unter kontrollierten Bedingungen, vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen, durchgeführt werden. Die MCA Technologies GmbH in der Schweiz hat eine Technologie entwickelt, die einerseits auf umweltfreundliche Weise für die Sicherheit von Kunststoffen im Brandfall sorgen und andererseits die umweltfreundliche Entsorgung ermöglichen soll, bei der durch Verbrennung Energie gewonnen werden kann. Diese Technologie soll außerdem die offene Verbrennung von Kunststoffen verhindern, die noch in vielen Ländern praktiziert wird.


Plastics are to be characterized as solid fuels, derived from combustible materials such as fossil oil or biobased polymers. The most logical procedure of their ultimate disposal should be by incineration in closed systems. In this process, it should be possible to generate useful energy as well. For a safe, environmentally friendly (generation of less pollutants, especially nitrogen oxides) and an efficient energy extraction during waste-incineration, the combustion process needs to be conducted under controlled conditions, preferably at low temperatures. MCA Technologies GmbH in Switzerland has developed an environmentally friendly technology, which on one hand imparts a sustainable safety to plastics in the event of fire during their use, and on the other hand, ultimately enables their environmentally friendly disposal as waste, and thereby simultaneous generation of usable energy. The technology is also intended to safeguard against open waste burning of plastics practiced in many countries.

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Article
198
Umweltschonende Verfahrensalternative zur Kunststoffmetallisierung

Die Metallisierung elektrisch nichtleitender Substrate, insbesondere von Kunststoffen spielt für eine Vielzahl von Produktlinien und in verschiedensten Geschäftsfeldern eine wichtige Rolle. Nicht alle Kunststoffe können mit den etablierten Verfahren zufriedenstellend metallisiert werden. Eine systematische Innovation auf dem komplexen Gebiet der Kunststoffmetallisierung muss für langfristig fortschrittliche Produkte sowohl einen robusten Prozess bieten, als auch die traditionellen Schnittstellen zu Nachbarbranchen und Disziplinen bewahren. Darüber hinaus sollen innovative Entwicklungen ressourcenschonend, umweltorientiert und möglichst universell für eine weite Substratpalette einsetzbar sein. Das neu entwickelte Verfahren zur Kunststoffvorbehandlung als einstufiger Prozessschritt in der Metallisierung basiert auf der Abscheidung einer haftvermittelnden Schicht aus einem biobasierten Polymer. Diese Polymerschicht haftet ausgezeichnet auf der Kunststoffoberfläche und bietet eine hohe Anzahl von funktionellen Gruppen zur Komplexierung des aufzubringenden Metalls. Die Abscheidung des Polymers erfolgt aus einer wässrigen Lösung durch Adsorption der Monomere auf der Kunststoffoberfläche und deren Polymerisation in Gegenwart von Sauerstoff oder anderen geeigneten Oxidationsmitteln. Die oxidative Polymerisation und die mit ihr einhergehende Schrumpfung des sich bildenden Polymerfilms führt bereits in Gegenwart des Lösemittels Wasser zu fest adhärierenden Filmen. Die Metallisierung kann unmittelbar nach der Vorbehandlung oder auch nach einer Lagerung der vorbehandelten Substrate durch eine stromlose oder eine galvanische Metallabscheidung erfolgen.


The metallization of electrically non-conductive materials, in particular plastics, plays an important role for a large number of product lines and in a wide variety of business fields. Not all plastics can be metallized with the established metallization processes. A systematic innovation in the complex field of plastic metallization must offer a robust process, preserve the traditional interfaces to associated industries and disciplines, be resource-friendly, environment-oriented and as universally suitable as possible for a wide range of substrates. The newly developed pretreatment process of plastics as a single-step in metallization is based on the deposition of an adhesion-promoting layer from a bio-based polymer. This polymer layer adheres excellently to the plastic surfaces and offers a high number of functional groups for complexing the metal to be coated. The polymer is deposited from an aqueous solution by adsorption of the monomers on the plastic surface and polymerization in the presence of oxygen or other suitable oxidizing agents. The oxidative polymerization and the shrinkage of the formed polymer lead to firmly adhering layers already in the presence of the solvent water. Metallization can be performed immediately after pre-treatment or after storage of the pre-treated substrates by electroless or galvanic metal deposition.

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206
Einfluss der Oberflächenmodifizierung von Layered Double Hydroxides auf deren Dispergierbarkeit in Epoxidharz

Kompositmaterialien basierend auf Epoxidharzen finden aufgrund ihrer exzellenten mechanischen und thermischen Eigenschaften vielfach Anwendung in unterschiedlichen Bereichen wie dem Transportwesen oder der Elektronikindustrie. Als Additive werden oft anorganische Partikel, wie z. B. Schichtverbindungen (engl. clays), eingesetzt. Diese können einen großen Einfluss auf die Materialeigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit oder Brandverhalten nehmen. Durch eine maßgeschneiderte Rezepturentwicklung lassen sich die Kompositmaterialien ideal an die Endanwendung und deren Anforderungen anpassen. Voraussetzung für die gewünschten Endeigenschaften ist eine gute Benetzung und Anbindung der Partikel durch und an die Polymermatrix. Erreicht werden kann dies mit einer chemischen Oberflächenmodifikation der Partikel beispielsweise mittels Organosilanen als Haftvermittler. Die Dispergierung der modifizierten Partikel im Harzsystem stellt eine weitere entscheidende Komponente für die Endeigenschaften dar. Verfahren mit hoher Scherbeanspruchung, wie einem Dreiwalzwerk oder einem Ultraschallhomogenisator, ermöglichen eine gute Dispergierung der Partikel. Dieser Beitrag untersucht den Einfluss unterschiedlicher Oberflächenmodifikatoren (Organosilane sowie Tenside) auf die Dispergierbarkeit nanoskaliger anorganischer Schichtverbindungen (Layered Double Hydroxides) in Epoxidharz. Weiterhin werden die mechanischen und thermischen Eigenschaften dieser Kompositmaterialien in Abhängigkeit von der Oberflächenmodifizierung sowie vom LDH-Gehalt evaluiert.


Due to their excellent mechanical and thermal properties, composite materials based on epoxy resins are widely used in various fields such as transportation or the electronics industry. As additives, inorganic particles, such as layer compounds (clays), are often used. These can have a major influence on the material properties such as thermal conductivity, mechanical performance or fire behavior. Through a successful formulation development, the composite materials can be ideally adapted to the end use and their requirements. An essential aspect for reaching the desired final properties is wetting and bonding of the particles to the polymer matrix, which can be achieved through the chemical surface modification of the particles, for example with organosilanes. The dispersion of the modified particles in the resin system represents a further crucial component for the final properties. Methods with high shear forces such as the three-roll mill or ultrasonic homogenizer allow achieving a proper dispersion of the particles. This paper investigates the influence of different surface modifiers (organosilanes and surfactants) on the dispersibility of sub-microscale layered double hydroxides (LDH) in epoxy resin. Furthermore, the mechanical and thermal properties of these composite materials are evaluated depending on the surface modification and the LDH content.

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212
Vorhersage des Polymerabbaus und der Änderung mechanischer Eigenschaften bei kombinierter Wärme- und Strahlungsalterung – Teil 2

Es wird ein neuer Ansatz zur Durchführung und Extrapolation von Experimenten zur beschleunigten Alterung vorgestellt, der zwei Umwelteinflüsse, nämlich Strahlung und Wärme, gleichzeitig berücksichtigt. Die Methode beinhaltet eine neuartige Anwendung des bereits vor Jahren entwickelten Zeit-Temperatur-Strahlendosis-Ansatzes (time-temperature-dose rate, t-T-R). Dabei wird davon ausgegangen, dass bei einer Erhöhung der Initiationsgeschwindigkeit der thermischen Alterung (aus der Arrheniusauswertung für rein thermische Alterung) und der Strahlendosisrate (R) um den gleichen Faktor x, die Gesamtabbaugeschwindigkeit um den Faktor x zunimmt. Diese Dosisleistungsannahme impliziert dass es keine Dosisleistungseffekte (dose-rate effects, DRE) gibt. Das Modell lässt sich aus Kurven ableiten, die sog. korrespondierende beschleunigte (Alterungs-)Bedingungen (matched accelerated conditions, MAC lines) verbinden. Der MAC-Ansatz berücksichtigt die Tatsache, dass sich die Chemie der Abbaureaktion verändert, je nachdem ob Strahlungsalterung (hohe Strahlendosis, niedrige Temperatur) oder Wärmealterung (niedrige Strahlendosis, hohe Temperatur) dominiert. In Teil 1 (GAK 04 2019) wurde der theoretische Hintergrund des Modells erklärt. Teil 2 beschreibt die Auswertung für eine Ethylen-­Propylen-Isolierung (EPM) und eine Chloroprenummantelung (CR-1).


A new approach is presented for conducting and extrapolating combined environment (radiation plus thermal) accelerated aging experiments. The method involves a novel way of applying the time-temperature-dose rate (t-T-R) approach derived many years ago, which assumes that by simultaneously accelerating the thermal-initiation rate (from Arrhenius T-only analysis) and the radiation dose rate R by the same factor x, the overall degradation rate will increase by the factor x. The dose rate assumption implies the absence of dose-rate effects (DRE). The model can be derived along lines encompassing so-called matched accelerated conditions (MAC lines). The MAC approach easily accommodates the observation that substantial degradation chemistry changes occur as aging conditions transition R-T space from radiation domination (high R, low T) to temperature domination (low R, high T). Part 1 (GAK 04 2019) described the theoretical background of the model. Part 2 shows results for an ethylene-propylene rubber insulation (EPM) and a chloroprene rubber jacket (CR-1).

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