Material

Additive und funktionale Füllstoffe

Compounds sind Mischungen aus Kunststoffen, Additiven und funktionalen Füllstoffen. Unter „Additiven“ verstehen wir die Vielzahl von Stabilisatoren, Füllstoffen und Zuschlagstoffen für alle Arten von Kunststoffen. Abbauerscheinungen durch Licht, Sauerstoff, Wärme, Feuchtigkeit, energiereiche Strahlung, Medien oder Mikrobiologie müssen während der Herstellung, Lagerung, Verarbeitung, Nutzung und beim Recycling durch Stabilisatoren verhindert werden.
Um den Kunststoffen darüber hinaus besondere Eigenschaften zu verleihen, werden auch Nukleierungsmittel, Transparenzverstärker, Gleitmittel, Entformungshilfsmittel und viele andere Substanzen verwendet. Ein Compound zeichnet sich in seinen Eigenschaften durch den passenden Einsatz und Menge dieser Additive aus.

Durch funktionale Füllstoffe werden Kunststoffe Eigenschaften verliehen, die mehr sind als die Summe ihrer Teile: Faserverstärkung, elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Masterbatches sind gefüllte und hoch gefüllte Kunststoffe mit außerordentlichen Eigenschaften zum Beispiel für die Elektromobilität.
Wir stehen Ihnen für alle Fragen zu Rezepturen, Wirkungsweisen und Wechselwirkungen zur Verfügung und stellen Mustermengen auf unseren Laboranlagen im Extrusionstechnikum für Sie her.

Dr.-Ing. Johannes Rudloff

Bereichsleiter | Materialentwicklung | Compoundieren | Extrudieren

Würzburg

+49 931 4104-528

j.rudloff@skz.de

Dienstleistungen

Antimikrobiell ausgestattete polymere Werkstoffe kommen in vielen Bereichen zum Einsatz, wo eine möglichst keimfreie Oberfläche notwendig ist. Traditionell erfolgt die antibakterielle Ausstattung von Kunststoffen mit Biostabilisatoren und antimikrobiell wirksamen Additiven. Diese Wirkstoffe bzw. Additive töten Viren, Bakterien oder Pilze bzw. hemmen deren Wachstum, indem sie mehr oder weniger toxische Verbindungen freisetzen. Allerdings gibt es wesentliche Nachteile, wie die Ausbildung von Resistenzen, das schnelle Abklingen der Wirkung, eine Aufkonzentration von Schadstoffen und das allergene Potenzial, die einen Einsatz in der Lebensmittelindustrie oder der Medizintechnik beschränken bzw. unmöglich machen.

Um brandschutztechnische Anforderungen zu erfüllen und dadurch ein bestimmtes Sicherheitsniveau zu gewährleisten, ist der Einsatz von Flammschutzmitteln notwendig. Dies gilt vor allem für die Anwendungsbereiche Elektrotechnik und Elektronik, Bauwesen, Verkehrswesen sowie Textilien und Polstermöbel.
Nachhaltiger Flammschutz setzt heute auf halogenfreie Flammschutzmittel, insbesondere in EU-harmonisierten Bereichen. Die Herausforderung bei der Entwicklung von neuartigen flammgeschützten Systemen liegt in einer Eigenschaftskombination aus Flammschutz, Verarbeitbarkeit, mechanischen Kennwerten und Preis.

Seit vielen Jahren beschäftigt sich das SKZ mit Fragestellungen zu flammgeschützten Kunststoffen. Wir unterstützen Sie bei der Materialauswahl und bei der Rezeptur- und Verfahrensoptimierung, stellen Normprüfkörper her und ermitteln die brandschutztechnischen Eigenschaften nach nationalen und internationalen Normen.

Füllstoffe wie z. B. Talkum, Kreide, Kaolin, Ruß, Glaskugeln und -fasern, werden üblicherweise in Kunststoffen eingesetzt, um spezifische Eigenschaften des Materials zu verbessern oder den Materialpreis zu reduzieren.

Im Fokus unserer Aktivitäten steht die Rezeptur- und Prozessentwicklung von hochgefüllten Kunststoffmaterialien, angefangen bei klassischen Masterbatches bis hin zu maßgeschneiderten Lösungen für flammgeschützte, tribologische, naturfaserverstärkte oder glas- und keramikgefüllte thermoplastische Materialien.

Die in Zusammenarbeit mit ihnen entwickelten Rezepturen können wir im nächsten Schritt in einer Muster-Produktion nach ihren Vorgaben bereitstellen. In Kooperation mit unseren Kollegen aus der Extrusion und dem Spritzgießen liefern wir ihnen gerne auch Probekörper und Prüfplatten zur weiteren Bewertung und Charakterisierung.

Additive und funktionale Füllstoffe kommen heutzutage in fast allen Produkten zum Einsatz: Weißpigmente, UV-Absorber, Mineralische Flammschutzmittel, Fließhilfsmittel, organische Pigmente, Biozide, Antioxidantien und Lichtschutzmittel. Wir unterstützen Sie bei der richtigen Auswahl von Zusatzstoffen um das gewünschte Anforderungsprofil zu erreichen.

Auf dem Weg von einer originären Idee bis hin zum finalen Markterfolg sind bereits in einer frühen Phase das passende Konzept und eine zielführende Vorentwicklung entscheidend. Um die Leistungsfähigkeit neuer Mischungen abschätzen zu können – braucht es jahrelange Erfahrung um die physikalisch-chemischen Wechselwirkungen. Gerne unterstützen wir Sie, um ihre Ideen Wirklichkeit werden zu lassen.

Impression

Modernste Ausstattung für beste Ergebnisse und Produkte

In unseren modern ausgestatteten Laboren forschen wir an den Werkstoffen von Morgen. Dabei arbeiten wir eng mit der Industrie zusammen, um zahlreiche gute Produkte noch besser und v. a. nachhaltiger zu machen. Fordern Sie uns heraus. Gemeinsam finden wir auch für Ihr Problem eine Lösung.

Technische Ausstattung

Kunststoffe sind in allen Lebens- und Industriebereichen vertreten, oft als Wegwerfprodukt mit einmaliger Nutzung, aber auch als Hochleistungswerkstoff und für Langzeitanwendungen. Kunststoffe sind außerordentlich vielseitige Werkstoffe und prägen unser Zeitalter wie kaum ein anderes Material. Diese Vielseitigkeit ist begründet in einer Reihe physikalischer und chemischer, mikroskopischer und makroskopischer Merkmale, die das individuelle Eigenschaftsprofil jedes einzelnen Kunststoffes bestimmen. Um das optimale Einsatzgebiet jedes einzelnen Kunststoffes bestimmen zu können oder die Eignung eines Kunststoffes für eine bestimmte Anwendung zu prüfen, sind eine Reihe unterschiedlicher Analysemethoden von Nöten. In der Gruppe ME bieten wir eine große Auswahl unterschiedlicher Charakterisierungsmethoden an, die dabei helfen Ihre Materialien im Detail zu beleuchten. Über chromatographische Analysen, wie die Gelpermeationschromatographie (GPC) oder Gaschromatographie mit Massenspektrometriekopplung (GC/MS), erlangt man tiefe Einblicke in die molekulare Zusammensetzung von Polymeren Werkstoffen. Die GPC wird dabei für die Bestimmung der Molmassenverteilung und der Polydispersität eingesetzt, mithilfe derer man zum Beispiel Rückschlüsse auf den Polymerabbau nach Alterung ziehen kann. Mithilfe der GC/MS kann man hingegen leicht verdampfbare Polymerbestandteile (VOC) qualitativ und quantitativ analysieren. Dies ermöglicht zum einen die Bestimmung der direkten Emissionen aus den Kunststoffen, zum anderen können leichtflüchtige Abbauprodukte oder Kontaminationen bestimmt werden.

Von zentraler Bedeutung für die Verarbeitbarkeit von Kunststoffen sind deren rheologische Eigenschaften. Für die Analyse stehen ein Hochdruckkapillarrheometer (HKR) mit der Möglichkeit der pVT-Charakterisierung sowie ein Schmelzindexprüfgerät (MFR) der Firma Göttfert zur Verfügung. Wo es sich beim Schmelzindex um eine Einpunktmessung handelt, kann mithilfe der Hochdruckkapillarrheometrie die komplette Scherviskositätsfunktion eines Polymers bei unterschiedlichen Temperaturen und Schergeschwindigkeiten ermittelt werden. Mit einem an das HKR gekoppelten Dehnungstester (Rheotens) kann zudem die effektive Dehnviskosität reproduzierbar bestimmt werden. Diese ist vor allem für Folienextrusion und Blasformen von Bedeutung.

Neben Methoden zur Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen von Pulvern mit dynamischer Bildanalyse oder Laserbeugung (Camsizer, Mastersizer) führen wir zudem Siebanalysen, die Bestimmung der Shore Härte, der Dichte mittels Auftriebsverfahren oder Flüssigkeitspyknometer, der Schüttdichte, der Rieselfähigkeit, des Füllstoffgehaltes durch Veraschung sowie mikroskopische Analysen wie REM/EDX (Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie), polarisations-, licht- und heiztisch-mikroskopische Untersuchungen von Kunststoffen durch.