Material

Biopolymere

Mit dem Ende des 20. Jahrhunderts erlebten die Biopolymere einen Aufschwung und wachsen seitdem kontinuierlich. Im Jahr 2019 erreichten sie eine globale Produktionskapazität von etwa 10 Mio. Tonnen. Abhängig vom Rohstoff und der Abbaubarkeit unterscheidet man biobasierte und bioabbaubare Kunststoffe. Der größte Vertreter der Biopolymere am Markt ist Polylactid (PLA), der überwiegend als Verpackungsmaterial Verwendung findet. Doch auch in anderen Bereichen wie Automobil, Elektronik und Kosmetik finden Biopolymere inzwischen Anwendung. Bei dieser spannenden Entwicklung nachhaltiger Materialien ist das SKZ seit vielen Jahren in verschiedenen Projekten tätig und Ihr Ansprechpartner um zukunftsfähige Lösungen zu entwickeln. Neben der Auswahl geeigneter Materialien und der Erstellung passender Rezepturen steht Ihnen eine große Auswahl an verfahrens- und verarbeitungstechnischer Anlagen in unserem Technikum für Ihre Materialentwicklung zur Verfügung. Am SKZ stehen Ihnen eine Vielzahl an Analysen und Verarbeitungsmöglichkeiten zur Verfügung, u.a. Materialanalysen (rheologische und thermische Analysen), Compoundierverhalten, Extrudier- und Spritzgießbarkeit, Ermittlung von geeigneten Schweißparametern, Aussagen zur Klebbarkeit, Oberflächenvorbehandlung, Additive Fertigung (FDM).

Alexander Rusam

Scientist | Materialentwicklung und -prüfung

+49 931 4104-449

a.rusam@skz.de

Dienstleistungen

Biokunststoffe können durch die Zugabe von u.a. Verarbeitungshilfsmitteln, Stabilisatoren, Haftvermittlern sowie Füll- und Verstärkungsstoffen hinsichtlich Ihrer Eigenschaften auf vielfältige Weise optimiert werden. So lassen sich Lücken im Portfolio der Hersteller durch die Herstellung maßgeschneiderter Compounds schließen.

Gerne untersuchen wir für Sie den Einfluss der einzelnen Rezepturbestandteile

auf die Aufbereitung
die resultierenden Eigenschaften und
die folgende Ver- und Bearbeitung (Extrusion, Spritzguss, Haftungsverhalten und Verbindungstechnologien)

Das Eigenschaftsprofil von Biokunststoffen kann durch Compoundieren an die Anforderungen des Endproduktes angepasst werden. Das SKZ beschäftigt sich hierbei schwerpunktmäßig mit der Verfahrenstechnik zur kontinuierlichen Aufbereitung von Biokunststoffen sowie der Profilextrusion und arbeitet eng mit Industriepartnern an Lösungen, die eine Optimierung der gesamten Prozesskette und eine schnelle Umsetzung in Produktionsanwendungen zum Ziel haben.

Gerne teilen wir mit Ihnen unsere Erfahrungen:

Bewertung unterschiedlicher Maschinenkonzepte
zur Aufbereitung von Biopolymeren
(Planetwalzenextruder, Continuous Mixer, Gleichläufer, Ring Extruder, ...)
Ermittlung von Verarbeitungsparametern für Biokunststoffe
Erarbeitung geeigneter Prozesse für die Rohr und Profilextrusion
Kundenspezifische Werkzeuggestaltung
für die Verarbeitung von Biopolymeren
Ausstattung von Werkzeugen mit optimierter Messtechnik
für die Verarbeitung unterschiedlicher Biopolymere

Wir arbeiten am SKZ permanent daran, Wissenslücken bei Biokunststoffen bzgl. der Lagerung, Trocknung, Spritzgießverarbeitung und Alterung am Formteil zu schließen.

Bestimmung des Einflusses der Maschinengröße und der Schneckengeometrie auf das Verarbeitungsverhalten und die resultierenden Formteileigenschaften
Erarbeitung von Systemkompetenz über den vollständigen Prozess von der Plastifizier- und Formteilentstehungsphase bis zum fertigen Formteil (z. B. Ort und Größe des Materialabbaus etc.)
Untersuchung der Einfärbung und der prozessabhängigen Farbstabilität von biopolymerbasierten Farbbatches und neuartigen Flüssigfarben
Untersuchung der Haftungseigenschaften von biobasierten Hart-/Weichverbunden

Sowohl Produkte aus Biopolymeren als auch die zu deren Herstellung notwendigen Prozesse können im Labor oder direkt inline überwacht werden. Hierzu stehen eine Reihe unterschiedlicher zerstörungsfreier und teilweise berührungslos arbeitender Mess- und Prüfverfahren zu Verfügung. Verfahren u. a. auf Basis Ultraschall-, Röntgen-, Thermografie- und Terahertztechnik ermöglichen z. B.:

die Ermittlung von Materialeigenschaften von Biopolymeren wie Füllstoffgehalten,
Partikelgrößenverteilungen, Faserorientierungen,
die Detektion von strukturellen Fehlstellen in Biopolymeren wie Poren, Risse, Lunkern und Agglomeraten sowie
die Schichtdickenmessung von dünnwandigen Biopolymerprodukten wie Mehrschichtfolien im Mikrometermaßstab

Kontakt:
Giovanni Schober | +49 931 4104-464 | g.schober@skz.de

Zum Bereich Zerstörungsfreie Prüfung

Sie sind auf der Suche nach thermischen oder klebtechnischen Fügetechniken um Ihre Materialien mit einer hohen Qualität zu verbinden? Sie wollen die Oberfläche ihrer Kunststoffbauteile vorbehandeln bzw. analysieren? Das SKZ unterstützt Sie bei der Auswahl der mechanischen oder physikalischen Oberflächenvorbehandlungs- sowie Fügeverfahren nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien auch bei Ihnen vor Ort.

Kontakt:
Dr. Eduard Kraus | +49 931 4104-480 | e.kraus@skz.de

Zu den Bereichen Schweißen | Kleben | Oberflächentechnik

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 zur Analytik

Zugeigenschaften nach DIN EN ISO 527 oder ASTM D638
Charpy-Schlagzähigkeit nach DIN EN ISO 179
Härte nach DIN EN ISO 868 oder ASTM D2240
Dynamisch-mechanische-Analyse (DMA)
Kriechen und Zeitstand
Ermüdung / Dauerschwingprüfung

Gelpermeationschromatographie (GPC)
Bei diesem Verfahren werden Polymermoleküle anhand ihres hydrodynamischen Volumens getrennt. Auf diese Weise kann bei Polymeren die Molekulargewichtsverteilung bestimmt werden
Gaschromatographie mit Massenspektrometriekopplung (GC/MS)
Dabei dient der Gaschromatograph zur Auftrennung des zu untersuchenden Kunststoffes und das Massenspektrometer zur Identifizierung und Quantifizierung der einzelnen Komponenten. Dabei können z. B. flüchtige Additive, Lösungsmittel und thermische Zersetzungsprodukte des Polymers identifiziert werden, wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Phenole, Phthalate, Siloxane uvm.

Hochdruckkapillarrheometer (HKR) – Firma: Göttfert
Das Fließverhalten einer Formmasse hängt vom molekularen Aufbau des Polymeren ab. Um die Möglichkeiten der Verarbeitung einer Formmasse zu beurteilen, ist die Bestimmung der Scherviskositätsfunktion notwendig.
Schmelzindexprüfgerät (MFR) – Firma: Göttfert
Dehnungstester (Rheotens)
Zur Bestimmung der effektiven Dehnviskosität wird das HKR mit einem Dehnungstester (Rheotens) gekoppelt. Diese Untersuchung ist u. a. für die Folienextrusion und das Blasformen von Wichtigkeit.

Dynamische Thermostabilität
Plastifizierzeit
Statische Thermostabilität (DHC nach DIN EN ISO 53 381)
Vicat-Erweichungspunkt nach DIN EN ISO 306
Wärmeformbeständigkeit (HDT) nach DIN EN ISO 75
Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit nach DIN EN ISO 22007-4

Partikelgrößenverteilung: dynamische Bildanalyse oder Laserbeugung (Camsizer, Mastersizer), sowie Siebanalysen
Dichtebestimmung: mittels Auftriebsverfahren bzw. Flüssigkeitspyknometer
Schüttdichte
Rieselfähigkeit
Füllstoffgehalt: durch Veraschung
Mikroskopische Analysen: REM/EDX (Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie),
polarisations-, licht- und heiztisch-mikroskopische Untersuchungen