GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Editorial
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Von noblen Preisen und anderen Ehrungen …

Als ich kürzlich im Morgengrauen meinen Briefkasten von der Tageszeitung meines Vertrauens befreite, da sprang es mich an – nein, weniger das Grauen, aber das Gefühl, das einen beschleicht, wenn sich der eigene Gesichtsausdruck in ein einziges Fragezeichen verwandelt.

Der Literaturnobelpreis 2016 geht an … Bob Dylan. Nicht, dass ich etwas gegen ihn hätte – seine Songs habe ich damals schon gerne gehört und höre sie auch heute immer noch gerne – aber was haben seine Texte, seine Musik, selbst wenn sie „als wegweisend für die Folk- und Rockmusik gelten“ und sie, im Gegensatz zu manchen aktuellen Titeln, durchaus nicht als substanzlos anzusehen sind, mit Literatur zu tun?

Gut, viele Preisträger, speziell die Chemiker, Mediziner/Physiologen oder Physiker, waren/sind wohl häufig eher dem Fachpublikum allein bekannt (gewesen), aber irgendwie in ihrer Leistung leichter einzuordnen, die Friedensnobelpreisträger waren schon wesentlich populärer und standen/stehen oft in der Kritik, doch die Literaturnobelpreisträger, von einigen Ausnahmen abgesehen, schienen mir meist nur einem elitären Zirkel etwas zu sagen, allerdings – vielleicht haben Sie es doch gewusst – auch Winston Churchill erhielt einen Literaturnobelpreis. Nun also Bob Dylan … in einer Reihe mit Kipling, Shaw, Mann, Hemingway, Camus, Steinbeck, ­Solschenizyn und anderen? Dabei hatte er doch schon im Jahr 2008 den Pulitzerpreis bekommen [1]. War das nicht realistischer, reichte das nicht?

In gewisser Weise erinnert mich diese Preisverleihung an den „Orden wider den tierischen Ernst“ des Aachener Karnevalsvereins (AKV), dessen Session ja bald beginnt. Dieser Orden wird jedes Jahr an Persönlichkeiten mit „Humor im Amt“ verliehen und die letzten Ordensritter waren ja wirklich als ausgemachte Humoristen bekannt, wenn man da an nicht unbekannte Persönlichkeiten aus dem Freistaat Bayern denkt…

Heute müssen solche Entscheidungen wohl alle etwas populistischer ausfallen, oder? Doch halt, ich wurde eines Besseren belehrt – im Gespräch mit einem Fachkollegen: „Bob Dylans Lieder haben die Welt verändert.“ Aha, was sagen denn die Vergabekriterien des Literaturnobelpreises? Alfred Nobel stellte Qualität und Idealismus in den Vordergrund [2]. Idealismus? Wie schrieb Bob Dylan in seiner Autobiografie? „Amerika wandelte sich. Ich ahnte eine schicksalhafte Wendung voraus und schwamm einfach mit dem Strom der Veränderung [3].“ Ist dem etwas hinzuzufügen?

Was das Ganze mit Gummi zu tun hat? Gummi ist dehnbar, Preisvergabekriterien selbst höchster Auszeichnungen ganz offensichtlich auch.

Ihr Ernst Debie

[1]    Special Awards and Citations, „For his profound impact on popular music and American culture, marked by lyrical compositions of extraordinary poetic power.”, http://www.pulitzer.org/prize-winners-by-category/260 (aufgerufen 29.10.16)
[2]    “one part to the person who shall have produced in the field of literature the most outstanding work in an ideal direction”, Full text of Alfred Nobel´s Will, http://www.nobelprize.org/alfred_nobel/will/will-full.html (aufgerufen 29.10.16)
[3]    Bob Dylan, Chronicles Vol. 1, deutsche Übersetzung, Hoffmann und Campe, Hamburg, 2004

Article
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Haftaktivierung textiler Festigkeitsträger für Reifen durch resorcin- und formaldehydfreie Beschichtungen

Seit Jahrzehnten werden textile Festigkeitsträger für Reifen durch Resorcin-Formaldehyd-Latex-Systeme – sogenannte RFL-Dips – aktiviert, um eine ausreichende Haftung zwischen dem Festigkeitsträger und der umgebenden Gummimatrix sicherzustellen. Obwohl in der Vergangenheit mehrfach versucht wurde, diese RFL-Systeme zu ersetzen bzw. zu verbessern, sind sie weltweit nach wie vor der vorherrschende Industriestandard. Mit RFL behandelte Festigkeitsträger sind dafür bekannt, dass sie über die gesamte Lebensdauer eines Reifens eine ausreichende Haftung in den unterschiedlichsten Einsätzen gewährleisten. Für Reifenhersteller ist dieser weltweite Standard an sich bereits ein Vorteil: Beim Wechsel des Textilmateriallieferanten bleibt die chemische Grundlage für die Haftung an der Textil-Gummi-Grenzfläche unverändert. Somit sind evtl. notwendige Anpassungen der Gummirezeptur nicht erforderlich. Gegenwärtig zeichnet sich jedoch eine Änderung dieser Situation ab. Sowohl Resorcin als auch Formaldehyd geraten zunehmend in den Fokus gesetzgebender Organe, insbesondere in der Europäischen Union. Formaldehyd wurde in den USA und in der Europäischen Union bereits in eine strengere Gefahrenklasse eingestuft. Die aktuellen Bestrebungen, einen Ersatz für RFL-Haftsysteme in der textilverarbeitenden Industrie zu finden, werden dadurch zweifelsohne vorangetrieben. Mit der vorliegenden Veröffentlichung möchte Continental über ihre neuesten Erkenntnisse in der Entwicklung von RF-freien Beschichtungslösungen informieren. Im Labormaßstab durchgeführte Standardtests zur statischen Haftung haben bei den wichtigsten textilen Festigkeitsträgern für Reifen zu vielversprechenden Ergebnissen geführt.


Since decades, textile reinforcements in tires are adhesion activated by resorcinol formaldehyde latex (RFL) dip to allow sufficient bondage between the reinforcement and the surrounding rubber matrix. Although several attempts have been made in the past to substitute or improve RFL, it is still the dominating industry standard world-wide. RFL treated reinforcements are known to provide sufficient adhesion over the whole tire life in various applications. For tire manufacturers this worldwide standard is an advantage on its own:  changing from one textile supplier to another still keeps the basic adhesion chemistry at the textile-rubber interface. This eliminates possibly necessary adaptations in the rubber formulation. Now, the picture is somehow going to change. Both, resorcinol and formaldehyde are under close supervision of legislative organizations especially in the European Union. Formaldehyde already has been reclassified in the USA and European Union toward a more sensitive class. For sure, this drives the current efforts to find a substitute for RFL adhesion system in the textile industry. With this publication, Continental would like to share its latest results in finding an RF free coating system. Promising results have been obtained for major tire textile materials in standard static adhesion test on lab scale.

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Der Einfluss von Lkw-Reifenmehl als Additiv auf die Eigenschaften einer Lkw-Laufflächenmischung

Es wurden kommerziell erhältliche Gummimehle in eine typische Lkw-Laufflächenmischung eingearbeitet. Die Mehle stammten von gebrauchten Lkw-Reifen und unterschieden sich im Herstellungsverfahren (kalt bzw. warm gemahlen) sowie im Alterungszustand. Die Vulkanisate wurden mit Gummimehl unabhängig von der Art des Mahlprozesses weicher, mechanische Eigenschaften und Abriebverhalten schlechter und der Payne-Effekt wurde reduziert. Eine zusätzliche künstliche Alterung des Gummimehls hatte keine weiteren Auswirkungen auf die Eigenschaftsveränderungen durch die Zugabe des Mehls. Anhand der Vulkameterkurven war zu erkennen, dass sich das Vernetzungsverhalten der Mischungen änderte und die Vernetzungsdichte der Matrix durch Zugabe des Gummimehls offenbar reduziert wurde. Zusätzliche µ-RFA-Aufnahmen und Messungen zur dynamischen lokalen Indentation wiesen auf eine erhöhte Schwefelmenge in den Mehlpartikeln hin.


Commercially available ground tire rubber (GRT) was mixed into a typical truck tire tread compound. The GRT originated from post-consumer truck tires and differed in the manufacturing process (cryogenic and warm grinding, resp.) as well as the ageing state. Regardless of the grinding process type, the vulcanizates containing GRT became softer, mechanical properties and the abrasion resistance worse and the Payne effect decreased. Additional artificial ageing of the GRT showed no further effects regarding property changes when adding GRT. Based on the vulcameter curves it could be seen, that the curing behaviour of the compounds changed and the crosslink density of the matrix obviously decreased by adding GRT. Additional µXRF images and measurements for dynamic local indentation indicated increased sulphur content inside the GRT particles.

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Effiziente Devulkanisation von schwefelvernetztem SBR

Recyclingkreisläufe für gebrauchte Pkw-Reifen zu ermöglichen, ist sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance. Die Herausforderung liegt in der Gegenwart von SBR als Hauptelastomer in diesem Reifentyp, die die Regeneration dieses Materials wegen der Tendenz zur Rekombination seiner Elastomerkettenfragmente erschwert. Die Chance liegt in der breiten Verfügbarkeit des Materials und in der Tatsache, dass Pkw-Reifen ein riesiges Marktpotenzial für recyceltes Gummi bilden. Das allgemeine Problem bei der Rückgewinnung von Gummi ist der Umstand, dass neben den Vernetzungsbrücken bei dem Verfahren auch Polymerketten aufgebrochen werden, was die Eigenschaften beeinflusst und die Qualität des recycelten Materials mindert. Um ein qualitativ hochwertiges Gummi­rezyklat herzustellen, wird eine effiziente Devulkanisation benötigt. Im Rahmen dieser Studie wurde das Recycling von schwefelvulkanisiertem SBR in einem thermischen Devulkanisationsverfahren untersucht, um den Zusammenhang zwischen Prozessbedingungen und dem Verhältnis von Ketten- und Netzbrückenspaltung zu ermitteln. Der Temperaturbereich für die Devulkanisation variierte von 180 °C bis 300 °C. Sie fand sowohl in Luft als auch unter Stickstoffatmosphäre statt. Die Solfraktion stieg in Abhängigkeit von den eingestellten Parametern wie erwartet. Die Vernetzungsdichte nahm zunächst ab, dann aber wieder bei Temperaturen oberhalb 220 °C zu. Der Grund für diese Erhöhung der Vernetzungsdichte ist eine komplizierte intramolekulare Umlagerung von Kettenfragmenten aufgrund unkontrollierter Abbau- und Oxidationseffekte. Das Unterbinden der Oxidation während der thermischen Behandlung reduziert den Grad der Umlagerung und führt zu deutlich verbesserten Eigenschaften des SBR-Devulkanisats.


Enabling recycling loops for used passenger car tires is a challenge and an opportunity. The challenge lies in the presence of SBR as the main elastomer in this type of tires, which makes this material difficult to reclaim due to the tendency of the elastomer chain fragments to re-combine. The opportunity lies in the wide availability of the material and in the fact that passenger car tires form a huge potential market for recycled rubber. The general problem of reclaiming rubber is the fact that besides crosslinks also polymer chains are broken in this process, and this influences the properties and reduces the quality of the recycled material. An efficient devulcanization is needed in order to achieve a high-quality recycled rubber. Within this study, recycling of sulfur-cured SBR in a thermal de-vulcanization process is investigated in order to elaborate the correlation between the process conditions and the ratio of polymer chain to crosslink scission. The temperature range for the de-vulcanization is varied from 180 °C to 300 °C, and the treatments are done in air and in a nitrogen atmosphere. Depending on the parameters used, the sol fraction increases as expected, and crosslink density first decreases, but increases again above a temperature threshold of 220 °C. The reason for this increase in crosslink density is a complicated intra-molecular rearrangement of chain fragments due to uncontrolled degradation and oxidation effects. Preventing oxidation during thermal treatment reduces the degree of rearrangement and results in significantly improved SBR devulcanizate properties.

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Zum Aufbau verschiedener wässriger Kühlmittel­systeme und Untersuchungen zur chemischen Kühlmittel­beständigkeit einsetz­barer Elastomerklassen - Teil 1: Alterungseinflüsse durch verschiedene Glykole und Glycerol

Die für den Motor-Kühlkreislauf eingesetzten, wässrigen Kühlmittel unterscheiden sich deutlich in ihrem Rezepturaufbau. Beim Kontakt mit elastomeren Dichtungswerkstoffen können Bestandteile des Kühlmittels chemische Alterungsvorgänge auslösen. Die Bestandteile des Kühlmittels unterliegen jedoch auch selbst chemischen Alterungsprozessen, die von den thermischen Bedingungen im Kühlkreislauf und dem Verbrauch von Inhibitorzusätzen abhängen. Die Alterungsprozesse des Elastomerwerkstoffs werden von seiner chemischen Beständigkeit bestimmt, der chemischen Aggressivität von Kühlmittelbestandteilen und der weiteren Bildung von Reaktionsprodukten aus der Kühlmittelalterung. Die verschiedenen möglichen Alterungsmechanismen sollen in dieser Arbeit aufgezeigt werden. Im vorliegenden Teil 1 wird zunächst auf Kühlmittelzusätze wie die zwei- und dreiwertigen Alkohole, u. a. Glycerol, eingegangen. Häufig eingesetzte Glykole sind das Mono- und Diethylenglykol sowie Monopropylenglykol. Diese Zusätze wirken erniedrigend auf den Gefrier- und erhöhend auf den Siedepunkt des Wassers. Um hohe chemische Kühlmittelbeständigkeit und langes, statisches Dichtvermögen herauszufinden, wurden verschiedene, relevante Elastomerklassen (FKM, HNBR, VMQ, EPDM) untersucht und ihre Beständigkeit gegenüber Glykolen und Glycerol aufgezeigt. Des Weiteren wurde für diesen Teil ein breites Spektrum ­verschiedenster ­Real-Kühlmittelsysteme über verschiedene analytische Methoden untersucht, um ihren genauen Rezepturaufbau qualitativ und quantitativ aufzudecken. Im weiteren 2. Teil dieser Arbeit (GAK 12/2016) sollen dazu weitere Langzeit-Alterungsergebnisse diskutiert und aufgezeigt werden, inwieweit Korrosionsinhibitoren die chemische Kühlmittelbeständigkeit der Elastomermischungen mitbestimmen. Die Unter­suchungen decken auch neue Kühlmittelsysteme und moderne Elastomerwerkstoffe wie das diaminisch vernetzbare HNBR und ein peroxidisch vernetzbares FKM mit einem TR10-Wert von –40 °C ab.


Aqueous coolants, which are used for the engine cooling circuits, differ significantly in their composition. In contact with elastomeric sealing materials coolant components can initiate chemical ageing processes. The coolant components, however, are subject to chemical ageing processes, which depend on the thermal conditions and the consumption of corrosion inhibitor additives in the cooling circuit, themselves. The ageing processes of the elastomeric compound are determined by their chemical resistance, the chemical aggressiveness of the coolant components and the additional formation of reaction products from the coolant ageing. This paper is intended to present different possible ageing mechanisms. Part 1 of this paper will start with coolant additives such as bivalent and trivalent alcohols including glycerol. Mono- and diethylene glycol as well as monopropylene glycol are glycols being frequently used. These additives decrease the freezing and increase the boiling point of water. In order to find out high chemical resistance and long term static sealing performance, several relevant elastomer classes (FKM, HNBR, VMQ, and EPDM) were investigated and their resistance against glycols and glycerol demonstrated. Furthermore, for this part 1 a broad spectrum of several current coolant systems was studied applying different analytical methods to qualitatively and quantitatively characterize their exact composition. In the forthcoming part 2 of this paper (GAK 12/2016) long term aging results will be discussed and it will be demonstrated to which extent corrosion inhibitors co-determine the chemical resistance of elastomeric compounds. These studies cover also novel coolant systems and modern elastomer materials such as diaminic curable HNBR and peroxidic curable FKM with a TR10 value of –40 °C.

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Turbulatoren für die Spritzgieß­werkzeug­temperierung - Gezielte lokale Temperaturbeeinflussung?

Die zielgerichtete Auslegung des Temperiersystems eines Spritzgießwerkzeuges ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg der späteren Produktion. Mit Hilfe von Störelementen, sogenannten Turbulatoren, soll eine lokale Steuerung der Wärmeabfuhr erfolgen. Technische Strömungssimulationen zeigen eine Abhängigkeit der Wärmeübertragung von der Gestalt und Anordnung der Turbulatoren, aber auch einen Anstieg des Druckverlustes. Geeignete Turbulatoren werden anschließend auf einen Spritzgießwerkzeugeinsatz übertragen. In einem Versuchsplan zeigt sich keine eindeutige Verbesserung des Formteilverzuges aufgrund von Turbulatoren. Eine Effektanalyse deutet jedoch darauf hin, dass die Temperiermitteltemperatur in diesem Fall einen größeren Einfluss hat und insgesamt die Erstarrung homogener abläuft.


The design of a cooling channel system of an injection mould is key to a successful production. A locally controlled heat removal is targeted by introducing disturbances inside the cooling channel, so called turbulators. Computational fluid dynamic simulations show different levels of heat removal depending on the shape and configuration of the turbulators, but also a higher pressure drop. Proper turbulators are then introduced inside the cooling channel of an injection mould insert. Within the scope of a design of experiments, no significant influence of the turbulators in regard to the part warpage can be identified. However, an effect analysis indicates that the temperature of the tempering fluid has a major influence, if using turbulators, and the solidification is more homogeneous.

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Eine neue Systematik für die Materialentwicklung

Der Artikel stellt eine neue Art und Systematik der Materialentwicklung vor und diskutiert dazu Details vor dem Hintergrund der Bedeutung und der raschen Zunahme digitaler Prozesse.


The article introduces a new way and classification of material design and discusses some details needed in the light of the relevance and the rapid increase of digital processes.

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