GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Issue 09 | 2019

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Editorial
355
Kunststoffverpackung = Teufelszeug, oder?

Schon wieder ein Wal angeschwemmt mit einem Bauch voll Folien – also doch Teufelszeug.

Aber wieviele Lebensmittel sind vor dem Verderb geschützt worden, gerade in den warmen Ländern und haben somit bei der Welternährung geholfen. Und diese Aufgabe hat die Kunststoffverpackung auch in Zukunft.

Aber, der Abfall ist ungeheuer und verrottet nicht, denn die Chemiker haben ja die Kunststoffe stabil und beständig gemacht, damit der Schutz dauerhaft ist.

Ich bin in meiner Jugend als Arbeiter auf einem deutschen Frachter über den Atlantik gefahren. Am Heck des Schiffes hing außenbords ein großer Leinensack – Durchmesser ca. 1 m und ca. 5 m lang – der unten zugebunden war. In diesen Sack wurde der gesamte Abfall gekippt, auch der der Küche (was meine Aufgabe war). Wenn wir dann auf hoher See waren, wurde der Sack unten geöffnet und der gesamte Mist ergoss sich ins Meer. Obwohl es heute schon Kreuzfahrtschiffe gibt, die ihren Müll noch an Bord sortieren und dann sortiert an Land bringen, werden noch immer Abfälle auf hoher See „entsorgt“. Ich kann mir denken, dass die Fische so genug Folien zu fressen bekommen.

Die angeschwemmten Abfälle werden von vielen Menschen mit großem Fleiß gesammelt und sortiert, geschreddert und zu Bodenplatten verpresst. Eine andere „Manufaktur“ gestaltet aus angeschwemmten Floppies kleine Kunstwerke. PET-Flaschen wurden zerkleinert und zu Fäden versponnen. Vielleich haben Sie auch schon einen Pulli getragen, der vorher eine Flasche war.

Aber es gibt noch eine andere Verwendung für Flaschen. In einigen Schwellenländern werden Häuserwände aus Kunststoffflaschen gebaut, die, da sie mit Luft gefüllt sind, gut isolieren. Im Gartenschaugelände in Taipeh ist der „EcoArk-Pavillon“ so gebaut.

Zwei Kanadier, der Segler David Katz und sein Geschäftspartner Shaun Frankson haben auf Haiti die „Plastic Bank“ gegründet (www.plasticbank.com). Sie nehmen von Einheimischen gesammelte Kunststoffabfälle und bezahlen die Menschen mit Lebensmitteln, Kleidung und Hausgeräten. Die Kunststoffabfälle werden recycelt und an Kunststoffverarbeiter verkauft. Henkel hat z. B. mit Plastic Bank eine Kooperation abgeschlossen und nimmt diese Abfälle auf.

Das alles sind Möglichkeiten, die angewendet werden, wenn der Abfall schon angefallen ist. Besser wäre es jedoch, ihn zu vermeiden oder zu reduzieren.

Hierzu meine Vorschläge:

1.) Die Verpackungen müssen so gestaltet werden, dass sie mehrfach ohne Schaden zu gebrauchen sind;
2.) die Verpackungen müssen teurer werden – drastisch teurer – und der Konsument muss sie bezahlen. Dann kann er entscheiden, ob er auf die Verpackung verzichtet oder sie mehrfach benutzt. Und schließlich kann er sie sammeln und an einen Altstoffhändler verkaufen. (Wir haben im Krieg alte Zeitungen gesammelt und daraus ein Taschengeld erlöst.) Und das System funktioniert ja schon bei den Getränkeflaschen, die wieder gegen Geld zurückgegeben werden können.
3.) Alle Schiffe, ob Frachter oder Passagierschiffe, müssen Container haben, in denen die Abfälle gesammelt und an Landstationen entladen werden können.

Aber – und das ist wichtig – die Schiffsbesatzungen sollen für die Abladung nicht bezahlen, sondern sie sollen dafür bezahlt werden. So wird ein Anreiz geschaffen, allen Abfall zu sammeln und abzugeben.

Wenn das alles gelingt, kommt vielleicht auch mal ein Wal an den Strand und bedankt sich für das saubere Meer.

Ihr Heinz Gupta

Report
366
K 2019: Motor für Innovationen in einem herausfordernden Umfeld

Vom 16. bis 23. Oktober 2019 begrüßt die K 2019 die internationale Kunststoff- und Kautschukindustrie auf dem Messegelände in Düsseldorf. Zum 26. Juni 2019 umfasste das Ausstellerverzeichnis 3 157 Unternehmen aus 60 Ländern. Die größte Gruppe der Aussteller kommt wie gewohnt aus Europa, v. a. aus Deutschland (915), Italien, Österreich, der Schweiz, Frankreich und der Türkei, aber es gibt auch in diesem Jahr eine große Anzahl von Teilnehmern aus den USA. Gleichzeitig ist die Zahl der asiatischen Unternehmen und der von ihnen gebuchten Ausstellungsfläche stetig angestiegen; 2019 kommen besonders viele aus China, Taiwan, Indien, Japan und Südkorea. Der Veranstalter, die Messe Düsseldorf, erwartet über 200 000 Besucher aus über 100 Ländern. 

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380
Wert erhalten und Ressourcen sparen – Kreislaufwirtschaft ist ein „Hot Topic“ der K 2019

Wie die Messe Düsseldorf GmbH berichtet, sind Produkte aus Kunststoff aus kaum einem Lebensbereich mehr wegzudenken. Kunststoffverpackungen verlängern die Haltbarkeit von Lebensmitteln, Kunststoffteile im Auto machen es leichter und senken dadurch den CO2-Ausstoß. In der Medizin stellen sie ein Höchstmaß an Hygiene und damit Sicherheit her. Trotz seiner vielen Vorteile ist der wichtige Grundstoff aber seit einiger Zeit in Misskredit geraten – wegen des Kunststoffabfalls, der ganze Landstriche vermüllt und in riesigen Teppichen auf den Weltmeeren schwimmt. Aber dieses Problem ist lösbar. Eine zentrale Rolle nimmt dabei die Kreislaufwirtschaft ein, die auch ein „Hot Topic“ der K 2019 vom 16. – 23. Oktober 2019 in Düsseldorf sein wird.

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402
wdk: Stoffliche Verwertung von Altreifen steigt weiter

Das stoffliche Recycling von Altreifen hat weiter zugenommen, während die thermische Verwertung weiter rückläufig ist. Wie der Wirtschaftsverband der deutschen Kaut­schukindustrie e. V. (wdk) mitteilte, lag die Gesamtmenge an Altreifen 2018 insgesamt bei 583 000 t. Das ist geringfügig weniger als im Vorjahr, so der Verband.

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403
„Erfolgreicher Einsatz der Additiven Fertigung – Chancen, Grenzen, Praxistipps“ – Vom Kunststoffland NRW Innovationstag 2019

Um aktuelle Fragen rund um das Thema „Einsatz der Additiven Fertigung“ ging es beim Innovationstag von Kunststoffland NRW am 4. Juni 2019 im Arburg Techno­logy Center in Radevormwald. Zahlreiche Industrievertreter waren gekommen, um mit Experten von Maschinen- und Rohstoffherstellern, Kunststoffverarbeitern und der ­Anwenderindustrie gemeinsam zu diskutieren.

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404
Spannendes Vortragsprogramm und entspannte Diskussion – Von der DKG-Jahrestagung am 21. und 22. Mai 2019 in Nürnberg

Von der DKG unterstützte Forschungsvorhaben standen im Mittelpunkt des Vortragsprogramms der DKG-Jahrestagung, die am 21. und 22. Mai 2019 in Nürnberg stattfand. Prof. Thomas Vilgis (MPI für Polymerforschung) und Dr. Till Neunhöffer (Cooperation Consulting) boten mit ihren Vorträgen „Pasta: Vom Gummi zum Glas und wieder zurück“ und „Kooperationen im komplexen Umfeld“ darüber hinaus einen unterhaltsamen Blick über den Tellerrand. Ein neues Format sowie ein Abstimmungstool schufen während der Mitgliederversammlung eine gleichsam entspannte und anregende Diskussionsatmosphäre. 

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406
Klimawandel und Mobilität der Zukunft – Von der 21. Kunststofftagung an der Hochschule Osnabrück

Welchen Beitrag kann die Kunststofftechnik leisten, um Emissionen zu reduzieren und Mobilität umweltfreundlicher und sicherer zu machen? Welche Herausforderungen ergeben sich für die Branche aus den politischen Zielsetzungen, den CO2-Ausstoß von Fahrzeugen drastisch zu reduzieren und Elektromobilität zu forcieren? – Diese Fragen standen im Mittelpunkt der diesjährigen Fachtagung des Laborbereichs Kunststofftechnik der Hochschule Osnabrück. 

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408
Elastomere und weiche Roboter – Neues Forschungsprojekt am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) sind an dem neuen DFG-Schwerpunktprogramm 2100 „Soft Material Robotic Systems“ (SMRS) beteiligt. Bewilligt wurde das Projekt „Ultra-weiche, hochdeformierbare und energieautarke Berührungssensoren für Soft-Roboter-Segmente“.

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409
wdk: Schwäche der Automobilindustrie erfasst auch die deutsche Kautschukindustrie

Wie der Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie e. V. (wdk) berichtet, bekommt die Kautschukindustrie die Produktionsschwäche bei Pkw zu spüren. Fast 80 % des Branchenumsatzes wird im Automotive-Sektor generiert und die Mehrzahl der Mitgliedsunternehmen des Verbands sind im Bereich der Automobilzulieferung aktiv. Insofern spiegele sich das aktuell niedrige Fertigungsniveau im Branchenumsatz wider, der nach dem ersten Halbjahr 2019 deutlich unter dem Vorjahreswert liege. Ein Volumen von 5,52 Mrd. EUR bedeute ein Umsatzminus von 7,4 %. Im Inland sei der Umsatzrückgang fast zweistellig, so der wdk.

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Interview
376
Circular Economy auf der K 2019 im Fokus, Teil 2 – Interviews mit Dr. Christoph Schumacher, Leiter Marketing und Unternehmenskommunikation, Arburg, mit Jörg Frömming, Vertriebsleiter, Dekura und Karl-Heinz Bußbach, Global Business Director, Azo Chem/P

Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA) stellt die Kreislaufwirtschaft in den Mittelpunkt seines Messeauftritts auf der K 2019 vom 16. – 23. Oktober 2019 in Düsseldorf und zeigt dort, wie ein solcher Kreislauf funktionieren kann. Warum er das tut und welche Bedeutung die „Circular Economy“ für Mitgliedsunternehmen des Fachverbandes Kunststoff- und Gummimaschinen hat, beleuchten wir in dieser Interviewserie. In diesem Beitrag äußern sich Dr. Christoph Schumacher, Leiter Marketing und Unternehmenskommunikation bei Arburg, Jörg Frömming, Vertriebsleiter bei Dekura, und Karl-Heinz Bußbach, Global Business Director bei Azo Chem/Poly.

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Article
382
Konstruktion einer Entropie-Wippe zur Darstellung der Entropieelastizität

Neben dem Wiegand-Pendel und dem Entropierad wurde ein weiterer, neuartiger experimenteller Aufbau zur Demonstration der Entropieelastizität realisiert: die Entropie-Wippe. Zunächst wurde eine Anordnung konzipiert, die auf Basis einer Wippe eine periodische Bewegung selbstständig in Gang setzt und aufrechterhält sobald eine Wärme­quelle in Form eines IR-Strahlers eingeschaltet wird. Herzstück sind hierbei gedehnte Elastomere, die aufgrund des Gough-Joule-Effekts eine Spannung aufbauen und kontrahieren. Einer prinzipiellen Machbarkeitsanalyse folgten sodann der sorgfältige Aufbau und die Realisierung der experimentellen Anordnung. Aufgrund der gewählten Größe und des Gewichts ist die Entropie-Wippe transportabel und kann im täglichen Lehrveranstaltungsbetrieb erfolgreich eingesetzt werden.


In addition to the Wiegand pendulum and the entropy wheel, another novel experimental setup was realized to demonstrate entropy elasticity: the entropy seesaw. Initially, an arrangement was designed which, on the basis of a rocker, initiates a periodic movement independently and maintains it as soon as a heat source in the form of an IR radiator is switched on. At the heart of this process are stretched elastomers that build up and contract tension due to the Gough-Joule effect. A fundamental feasibility study was followed by a careful design and realization of the experimental arrangement. Due to the selected size and weight, the entropy seesaw is transportable and can be used successfully in daily teaching.

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386
Verfahren zur simultanen dynamisch-mechanischen und dielektrischen Analyse – Teil 1: Dielektrische Untersuchung unter statischer mechanischer 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 Schüssel zum Verständnis der Zusammenhänge liegt in der Verwendung der simultanen dynamisch-mechanischen und dielektrischen Analyse. Die hier vorgestellte Arbeit beschäftigt sich zunächst mit dem Einfluss einer definierten statischen mechanischen Verformung eines rußgefüllten, hydrierten Acrylnitrilbutadien-Kautschuks auf die dielektrischen Spektren. Sie ist Teil 1 einer dreiteiligen Serie die alle Aspekte der simultanen dynamisch-mechanischen und dielektrischen Analyse erklären wird. Für die Untersuchungen wurde ein Diplexor 500 N aus dem Hause Netzsch verwendet.


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. The work presented here deals with the influence of a defined static mechanical deformation on the dielectric spectra of a carbon black-filled, hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber. It is the first of three parts of a series of articles that will describe all aspects of simultaneous dynamic-mechanical and dielectric analysis. A Diplexor 500 N from Netzsch was used for the investigations.

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392
Zur Druckabhängigkeit von Scherviskositätskurven bei Elastomerschmelzen – Berücksichtigung des kompressiblen Verhaltens gefüllter FKM-Mischungen beim Spritzgießen mit Kaltkanaltechnologie und bei numerischen Strömungssimulationen

Im elastomeren Spritzgießprozess mit Kaltkanaltechnologie können hohe Kaltkanaldruckverluste entstehen, wodurch die Druckabhängigkeit der Scherviskosität stärker in den Fokus rückt. Bei numerischen Fließwegsimulationen muss deshalb für die korrekte Beschreibung der Druckabhängigkeit über ein breites Prozessfenster das rheologische Verhalten einer Elastomerschmelze sehr genau bekannt sein. Damit ist das abweichende Verhalten einer bewegten, „scherfließenden“ Elastomerschmelze gegenüber einem ruhenden System (= pVT-Bedingungen) gemeint. Diesen Unterschied wird diese Arbeit detailliert aufzeigen. Rheologische Messungen zur Druckabhängigkeit der Scherviskosität gestalten sich am Hochdruck-Kapillarrheometer durch den Einsatz einer Gegendruckkammer und aufgrund einer Vielzahl von Messungen bei verschiedenen Drosselstellungen als sehr zeitintensiv, zudem, wenn die Bagley-Korrektur mit einbezogen wird, da dadurch noch mehr Messkapillaren erforderlich werden. Deutliche Vorteile bietet dagegen das neue Göttfert-Gegendruckviskosimeter GDV 75, das in alle Untersuchungen mit eingebunden wurde. Am Beispiel einer gefüllten FKM-Elastomerschmelze wurde die Druckabhängigkeit der Scherviskosität im weiteren Zusammenhang mit der Schergeschwindigkeit und der Schmelzetemperatur über relevante Messbereiche bestimmt. Dabei resultierten lineare, potenzielle und exponentielle mathematische Beziehungen und machten deutlich, dass zur Beschreibung der Druckabhängigkeit der Scherviskosität ein einfacher Koeffizient, wie der D3-Koeffizient im Cross-WLF-Viskositätsmodell nicht ausreicht. Sinkende Schmelzetemperaturen und steigende Schergeschwindigkeiten üben signifikante Einflüsse aus, die einen erweiterten Funktionsterm mit mehreren Koeffizienten verlangen.


In elastomeric injection moulding processes using cold runner technology considerable pressure losses can occur within the cold runner system. Thus, the pressure dependence of the shear viscosity gets more into focus. In numerical flow path simulations, therefore, the rheological behaviour of an elastomer melt must be known very precisely to achieve a correct description of the pressure dependence over a broad process window. This refers to the differing behaviour of a moving, “shear-flowing” elastomeric melt in comparison to a static system (= pVT conditions). The present work will show this difference in detail. Rheological measurements of the pressure dependence of the shear viscosity using a high-pressure capillary rheometer are very time-consuming due to the use of a back pressure chamber and a large number of measurements at different throttle settings, especially when including the Bagley correction. The latter requires tests with even more measuring capillaries. The new Göttfert back pressure viscosimeter GDV 75, however, offers considerable advantages and was used in all investigations. Using the example of a filled FKM elastomer melt, the pressure dependence of the shear viscosity was determined in a broader context of shear rate and melt temperature within relevant measuring ranges. This resulted in linear, power, and exponential mathematical functions and made it quite clear that a simple coefficient such as the D3 coefficient in the cross-WLF viscosity model is insufficient to describe the pressure dependence of the shear viscosity. Decreasing melt temperatures and increasing shear rates show significant influences requiring an extended multi-coefficient function term.

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