GAK - Gummi Fasern Kunststoffe

Issue 12 | 2018

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Editorial
615
Liebe Leserinnen und Leser,

vielen Dank für Ihr Interesse an unseren Magazinen.
Wir freuen uns, wenn Sie uns auch im nächsten Jahr wieder begleiten.

Das Team der Dr. Gupta Verlags GmbH wünscht Ihnen ein friedliches Weihnachtsfest
und einen guten Rutsch in ein gesundes, glückliches und erfolgreiches 2019.

Report
628
Pressenbau im Großformat wird Standard – Vom Pressenbauer zum Anlagenbauer

Das Interesse an Fertigungseinheiten für großformatige Formteile stieg Ende der 1990er Jahre an und verstärkte sich nochmals zur Jahrtausendwende. Längst sind Presskräfte von 100 000 kN und mehr erreicht. Heute werden mehr als 15 m2 große Produkte auf Wickert-Pressen gefertigt. Der in Landau/Pfalz ansässige Hersteller von Elastomer-Pressensystemen verfügt über umfangreiche Expertise bei der Entwicklung und Fertigung großer Pressen. Dieser Beitrag stellt Beispiele und Besonderheiten rund um das Thema „Großpresse“ vor.

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640
K 2019: Neue Technologien als Innovationstreiber – Sonderschau und Science Campus greifen Leitthemen für die Polymerbranche auf

Innovative Materialien und Technologien prägen seit jeher die Präsentationen auf der K in Düsseldorf, der Leitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie. Zur K 2019 vom 16. – 23. Oktober 2019 werden darüber hinaus die Themenbereiche Kreislaufwirtschaft, Ressourcenschonung und Digitalisierung an den Ständen der Aussteller sowie im Rahmenprogramm im Mittelpunkt stehen.

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661
Von der wdk-Herbsttagung 2018 – Kautschukindustrie hat große Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland

Die Systemrelevanz und die Rohstoffabhängigkeit der deutschen Kautschukindus­trie standen im Mittelpunkt der Herbsttagung des Wirtschaftsverbands der deutschen Kautschukindustrie e. V. (wdk) am 23. Oktober 2018 in Frankfurt am Main. Dabei betonte der Vize-Präsident des wdk, Jörg Burfien, die hohe Bedeutung von Gummi für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Elastomerprodukte steckten nicht nur in Reifen, Schläuchen oder Dichtungen von Fahrzeugen, sondern seien auch wichtige Bestandteile von Straßen und Brücken, von Maschinen oder sonstigen Produktionseinrichtungen. Gleichzeitig, so Burfien, sei die deutsche Kautschukindustrie auch stark von importierten Rohstoffen abhängig.

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Article
630
Die richtige Vorbehandlung von Fluorpolymeren zum klebtechnischen Fügen

Fluorpolymere haben viele Eigenschaften, die sie für ein breites Einsatzspektrum interessant machen. Ihre thermodynamischen Benetzungseigenschaften zählen allerdings zu ihren größten Schwächen. Abhilfe schaffen hier verschiedene physikalische Vorbehandlungsmethoden, die die Klebfestigkeit von Fluorpolymeren verbessern – hier gezeigt an drei der bekanntesten Fluorpolymere: einem vollfluorierten Polymer, Perfluoroalkoxy-Polymer (PFA) und den beiden teilfluorierten Polymeren, Ethylen-Chlortrifluorethylen (ECTFE) und Polyvinylidenfluorid (PVDF).


Fluoropolymers show lots of different properties that make them relevant for a wide variety of applications. However, their wetting properties are among their biggest draw-backs. Physical pre-treatment methods can remedy this and increase the adhesive strength of fluoropolymers – as is shown in this paper for three of the most common fluoropolymers: one fully fluorinated polymer, perfluoroalkoxy alkane (PFA), and two partially fluorinated polymers, polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF).

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634
Chemikalien- und Abfallrecht – Harmonisierungsbemühungen der EU

Die EU-Kommission hat Anfang 2018 eine Mitteilung zu der Frage veröffentlicht, wie mit den Schnittstellen des Abfall- und Chemikalienrechts umgegangen werden kann. Allerdings werden bislang mehr Fragen als Lösungsansätze aufgeworfen. Insgesamt vier Problembereiche umfasst die EU-Mitteilung. Die EU-Kommission will damit einen Diskussions- und Stakeholderprozess anstoßen, um Experten aus den Mitgliedstaaten aufzufordern, sich in einer öffentlichen Konsultation daran zu beteiligen.

Der Einsatz von Sekundärrohstoffen im Wirtschaftskreislauf insgesamt muss erhöht werden, erst dann ist eine höhere Ressourceneffizienz zu erzielen. Deshalb können existierende Stoffverbote und -beschränkungen nicht 1:1 auf die Abfallwirtschaft übertragen werden. Alle Stoffe, die heute bereits verboten bzw. beschränkt sind, werden deshalb zeitversetzt in der stofflichen Verwertung in absehbarer Zeit keine Rolle mehr spielen.


The European Commission published a communication at the beginning of 2018 on the question of how to deal with the interfaces of waste and chemicals legislation. However, so far more questions have been raised than possible solutions. The EU communication covers a total of four problem areas. The EU Commission wants to initiate a discussion and stakeholder process to invite experts from the member states to participate in a public consultation.

The overall use of secondary raw materials in the economic cycle must be increased before greater resource efficiency can be achieved. Therefore, existing substance bans and restrictions cannot be applied 1:1 to waste management. All substances that are already prohibited or restricted today will therefore no longer play a role in material recycling in the foreseeable future.

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642
Stoffkreisläufe für Elastomerprodukte: Stand der Dinge

Aufgrund der Erschöpfung natürlicher Ressourcen und des wachsenden Bewusstseins für die begrenzte Kapazität der Erde, mit der Umweltverschmutzung fertig zu werden, ist es notwendig, für die gesamte Lebensdauer von Reifen Stoff- und Recyclingkreisläufe zu entwickeln. Auch andere Gummiprodukte können sich diesem Trend nicht entziehen und die Notwendigkeit einer umweltgerechten Entsorgung tritt zunehmend in den Fokus. Reifen stechen in diesem Zusammenhang besonders ins Auge: jährlich werden weltweit rund 800 Millionen verschrottet. Würde man diese (bei einer durchschnittlichen Breite von 25 cm) aufeinanderstapeln, wäre der Stapel 200 000 km hoch – das sind zwei Drittel der Entfernung zwischen Erde und Mond pro Jahr! Abgesehen von der Umweltbelastung, die diese Reifen darstellen, sind sie tatsächlich eine Rohstoffquelle für hochwertige Materialien, wenn es gelingt sie zu recyceln und in geeigneter Weise wiederzuverwerten. Der vorliegende Beitrag bietet eine Übersicht über die neuesten Entwicklungen im Recycling: die Devulkanisation von Gummiprodukten, darunter verschiedenste Arten von Reifen, und beschreibt den Forschungsbeitrag der Universität Twente auf diesem Gebiet. Er zeigt zudem auf, was bereits für die verschiedenen Kautschuktypen möglich ist, aber auch welche Hürden noch zu überwinden sind, bis Gummirecycling technologisch genauso selbstverständlich wird wie die Herstellung neuer Gummiprodukte.


With depletion of natural resources and growing awareness of the limited capabilities of the globe to cope with pollution, the need to design life-time recycling loops for all types of products is steadily increasing. Rubber articles of all sorts and the need for a proper disposal of these at the end of their life-cycle cannot escape this trend, and also come more and more into focus. Most conspicuous in this context are tires, of which appr. 800 million are scrapped world-wide on a yearly basis. If piled up at a height of 25 cm each, it establishes a pile of 200,000 km, 2/3 of the distance to the moon: per year! Apart from the environmental problems which these scrap tires represent, they actually are also a source of valuable materials if they can be recycled and reused in proper ways. The present paper reviews latest developments in the recycling: de-vulcanization of rubber articles, including tires of various sorts, and the contribution which the research in the University of Twente has played in this field. It highlights what has been achieved for different major rubber types, but also what the hurdles are to be taken before rubber recycling is as obvious a technology as the manufacturing of first use rubber-articles.

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650
Bewertung der n-Hexan-Permeationsbeständigkeit einer additionsvernetzten VNB-EPDM-Mischung im Vergleich zu LSR

Der ultraschnelle Mechanismus der Alken-Hydrosilylierung lässt sich von den Flüssigsiliconen (LSRs) auf VNB-EPDM-Mischungen übertragen. In der Verarbeitung würde diese für VNB-EPDM die Wettbewerbsfähigkeit hinsichtlich realisierbarer kürzester Zykluszeiten und neue Marktsegmente alternativ zu den LSR-Materialien eröffnen, u. a. in speziellen Dichtungsanwendungen. Peroxidisch vernetzte EPDM-Mischungen können in wässrig-sauren und wässrig-alkalischen Medien eine bessere chemische Beständigkeit als LSR-Materialien bieten. Sie sind durch die radikalische Vernetzung in der Kinetik aber im Vergleich zu additionsvernetzbaren Elastomeren als deutlich träger einzustufen. Ein weiterer Aspekt ist die Permeationsbeständigkeit gegenüber Gasen und Lösemitteldämpfen, die in dieser Arbeit näher untersucht worden ist. In dieser Eigenschaft unterscheiden sich VNB-EPDM und LSR deutlich voneinander. Mit der Bestimmung von zeit- und temperaturabhängigen Permeationsraten von n-Hexan-Lösemitteldämpfen erfolgt ein Vergleich beider Elastomerklassen. Auf die Theorie der Gaspermeation und der sogenannten Pervaporation wird grundlegend eingegangen und zusätzlich der weitere Einfluss von Rezepturbestandteilen beleuchtet. Des Weiteren werden stationäre Permeationskoeffizienten für die Lösemittel-Dampf-Evaporation berechnet, indem die Ausprägung des Quelldrucks im Inneren der Elastomerwerkstoffe durch signifikante Volumenquellungen als eigentliche Triebkraft herangezogen wird.


The ultrafast mechanism of alkene hydrosilylation can be transferred from liquid silicones (LSRs) to VNB-EPDM compounds. In processing this would open up VNB-EPDM’s competitiveness in terms of realizable shortest cycle times and new market segments as an alternative to the LSR materials, i. a. in special sealing applications. Peroxide cured EPDM compounds can provide better chemical resistance than LSR materials in aqueous-acidic and aqueous-alkaline media. Due to the radical crosslinking their kinetics, however, can be classified as significantly slower compared to addition-crosslinkable elastomers. Another aspect further investigated in this work is the permeation resistance to gases and solvent vapours. In this characteristic, VNB-EPDM and LSR differ significantly from each other. With the determination of time- and temperature-dependent permeation rates of n-hexane solvent vapours, a comparison of both elastomer classes is made. The theory of gas permeation and the so-called pervaporation will be fundamentally discussed and additionally the further influence of recipe components will be examined. Furthermore, stationary permeation coefficients for the solvent-vapour evaporation are calculated by using the characteristic swelling pressure inside the elastomer materials induced by significant volume swelling as the actual driving force.

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662
Dissipative Erwärmung in Elastomer­bauteilen infolge dynamischer Beanspruchungen

Dynamisch beanspruchte Elastomere verändern ihre Temperatur nicht nur aufgrund von Wärmezu- oder Wärmeabflüssen. Auch innere Reibung, sogenannte Energiedissipation, kann Temperaturänderungen hervorrufen. Dabei wird ein Teil der durch äußere Kräfte zugeführten Verformungsarbeit in Wärme umgewandelt und damit eine Temperaturerhöhung im Bauteil verursacht. Für diese Art der Erwärmung sind besonders Elastomere empfänglich. Ursache sind die speziellen thermo-viskoelastischen Eigenschaften dieser Werkstoffklasse und ihre Fähigkeit zu großen Verformungen. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie diese Vorgänge in den Kontext der allgemeinen Thermodynamik eingebunden werden können und mit welchen Methoden man zu expliziten Formeln und zur Vorhersage induzierter Erwärmung in dynamisch beanspruchten Elastomerbauteilen kommen kann. Analytische Lösungen der grundlegenden Gleichungen sind allerdings nur in einfachen Fällen möglich. Für reale Bauteile und komplexe Fragestellungen benötigt man in der Regel die Finite-Elemente-Methode. Der Beitrag schließt mit einem Beispiel aus der Ingeniuerpraxis: Für PU-Dämpfungselemente für einen Druckluftnagler wird eine rechnerische Abschätzung für die zu erwartende Betriebstemperatur entwickelt.


Temperature changes in dynamically loaded elastomers are not induced by heat flow alone. Internal friction, so-called energy dissipation, can also cause temperature changes. Part of the deformation work applied by external forces is converted into heat, causing a temperature increase in the component. Elastomers are particularly susceptible to this type of heating. This is due to the special thermo-viscoelastic properties of this class of materials and their ability to undergo large deformations. This paper shows how these processes can be integrated into the context of general thermodynamics and which methods can be used to arrive at explicit formulae and to predict induced heating in dynamically loaded elastomer components. However, analytical solutions of the basic equations are only possible in simple cases. For real components and complex problems, the finite element method is usually required. The paper concludes with an example from engineering practice: For PU buffer elements for a pneumatic nailing device, a mathematical estimation for the expected operating temperature is developed.

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