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Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 3: Compoundierung, Bauteilprüfung

Das Projekt "Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 3: Compoundierung, Bauteilprüfung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: MTI Mischtechnik International GmbH.Stärke eignet sich als Füllstoff für thermoplastische Kunststoffe. Eine Vernetzung von getrockneter Stärke führt zu höheren mechanischen Eigenschaften. Hierzu ist aber ein weiterer Prozessschritt (Vernetzung) vor der eigentlichen Compoundierung erforderlich. Durch die Einarbeitung von vernetzter Stärke in einen biobasierten Kunststoff wie PLA kann der 'carbon footprint' verbessert werden. Die direkte Nutzung des Biopolymeres Stärke ist energieeffizienter und somit nachhaltiger als die Verwendung von Biokunststoffen wie PLA (mehr Prozessschritte). Ein Nachteil bei der Verarbeitung von Stärke ist die erforderliche Trocknung. Dies ist mit erhöhten Kosten (Energie, Personal etc.) verbunden. Aufgrund der zuvor aufgezählten Schwierigkeiten bei der Compoundierung von Stärkeblends soll das Vorhaben folgendes Ziel erreichen: Die Entwicklung einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung und Vernetzung von nativer Stärke sowie das anschließende Blenden mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Eine Trocknung der Stärke vor der Compoundierung führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und verhindert die Hydrolyse des PLA. Daher soll die native Stärke prozessintegriert getrocknet werden. MTI soll ein Konzept entwickeln um eine Trocknung und Vernetzung der Stärke in einem Heiz-/Kühlmischer und anschließende zu gewährleisten. Am IfW soll die native Stärke in einem Extruder getrocknet und vernetzt werden. Anschließend soll die modifizierte Stärke mit PLA compoundiert werden. Die Aufgabe des IAP liegt vor allem in der Auswahl und Analyse von geeigneten Vernetzern/Additiven, der Modifikation der nativen Stärke sowie der Untersuchung der Compounds. Die Compounds sollen zu Probekörpern (IfW, IAP) sowie Bauteilmustern (Projektpartner) verarbeitet und untersucht werden.

Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 1: Technik- und Prozessoptimierung, Koordinierung

Das Projekt "Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 1: Technik- und Prozessoptimierung, Koordinierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik.Stärke eignet sich als Füllstoff für thermoplastische Kunststoffe. Eine Vernetzung von getrockneter Stärke führt zu höheren mechanischen Eigenschaften. Hierzu ist aber ein weiterer Prozessschritt (Vernetzung) vor der eigentlichen Compoundierung erforderlich. Durch die Einarbeitung von vernetzter Stärke in einen biobasierten Kunststoff wie PLA kann der 'carbon footprint' verbessert werden. Die direkte Nutzung des Biopolymeres Stärke ist energieeffizienter und somit nachhaltiger als die Verwendung von Biokunststoffen wie PLA (mehr Prozessschritte). Ein Nachteil bei der Verarbeitung von Stärke ist die erforderliche Trocknung. Dies ist mit erhöhten Kosten (Energie, Personal etc.) verbunden. Aufgrund der zuvor aufgezählten Schwierigkeiten bei der Compoundierung von Stärkeblends soll das Vorhaben folgendes Ziel erreichen: Die Entwicklung einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung und Vernetzung von nativer Stärke sowie das anschließende Blenden mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Eine Trocknung der Stärke vor der Compoundierung führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und verhindert die Hydrolyse des PLA. Daher soll die native Stärke prozessintegriert getrocknet werden. Die MTI Mischtechnik International GmbH soll ein Konzept entwickeln um eine Trocknung der Stärke in einem Heiz-/Kühlmischer und anschließende Modifizierung zu gewährleisten. Die modifizierte Stärke soll im Anschluss am IfW mit PLA geblendet werden. Des Weiteren soll am IfW die native Stärke in einem einstufigen Prozess im Doppelschneckenextruder getrocknet sowie vernetzt und anschließend mit PLA geblendet werden. Die Aufgabe des IAP liegt vor allem in der Auswahl und Analyse von geeigneten Vernetzern/Additiven, der Modifikation der nativen Stärke sowie der Untersuchung der Compounds. Die Compounds sollen zu Probekörpern (IfW, IAP) sowie Bauteilmustern (Projektpartner) verarbeitet und untersucht werden.

Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung, Reaktion

Das Projekt "Stärkecompound - Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder, Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung, Reaktion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung.

Teilvorhaben 8a: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7b: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9b: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^FENAFA - Netzwerkverbund^Teilvorhaben 6c: Neuartige Bauteilkonzepte unter Nutzung von Holzfaserwerkstoffen mit Thermoplastmatrix in serientauglichen Verfahren^Teilvorhaben 9c: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^Teilvorhaben 1a: Entwicklung einer mobilen Technologie zur Bereitstellung vorkonfektionierter Ganzpflanzenrohstoffe (Schwerpunkt: Grünflachs)^Teilvorhaben 8b: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7c: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 8c: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 9a: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen, Teilvorhaben 5c: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern

Das Projekt "Teilvorhaben 8a: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7b: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9b: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^FENAFA - Netzwerkverbund^Teilvorhaben 6c: Neuartige Bauteilkonzepte unter Nutzung von Holzfaserwerkstoffen mit Thermoplastmatrix in serientauglichen Verfahren^Teilvorhaben 9c: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^Teilvorhaben 1a: Entwicklung einer mobilen Technologie zur Bereitstellung vorkonfektionierter Ganzpflanzenrohstoffe (Schwerpunkt: Grünflachs)^Teilvorhaben 8b: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7c: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 8c: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 9a: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen, Teilvorhaben 5c: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Chemnitz, Institut für Strukturleichtbau (IST), Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung.Zielstellung des Teilprojekt 5 ist die Entwicklung eines neuen Dosierkonzepts für schwer dosierbare Naturfasern für die Compoundierung in einem Doppelschneckenextruder. Damit soll ein kontinuierlicher und homogener Fasereintrag, der entscheidend für einen gleich bleibende Qualität des Compounds ist, gewährleisten werden. Eine aufwendige Transformation des Faserguts in einer Zwischenstufe, die zu nachteiligen Compoundeigenschaften und hohen Kosten führt, soll vermieden werden. Folgende Arbeitsschritte sind geplant: Entwicklung einer universalen Faserdoserdosiervorichtung für verschiedene Naturfasern vom Holzmehl bis zur hoch aufgeschlossenen Langfaser; Verbesserung der Dispergierung und Homogenisierung, insbesondere der Vermeidung von Faserschädigungen durch thermische Spitzen in den Scher- und Mischbereichen und Fasereinkürzungen; Trocknung oder Entgasung der Naturfaser während der Copoundierung; Entwicklung neuer Schneckenelemente zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Naturfasercompounds; Untersuchung der Integration von flammhemmenden Stoffen und deren Wirkung im Naturfasercomound zur Erzielung bestimmter Brandschutzklassen. Das Teilprojekt bildet eine Brücke vom Kurzfaserrohstoff aus Teilprojekten2 und 3 zum Granulathalbzeug für die Verarbeitung in der Spritzgießtechnik und stellt somit einen wichtigen Prozessschritt in der Verarbeitungslinie Spritzguss dar. Mit der Dosierung, Compoundierung und weiteren Spritzgießverarbeiten soll eine Technologie entwickelt werden, einheimischen Naturfaserrohstoff für Großserienbauteile zu nutzen und deren Anwendungsgebiete durch eine geschlossenen Prozesskette sowie einer wirtschaftlichen Herstellung erheblich zu erweitern.

Teilvorhaben 8a: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7b: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9b: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^FENAFA - Netzwerkverbund^Teilvorhaben 5c: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern^Teilvorhaben 9c: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^Teilvorhaben 1a: Entwicklung einer mobilen Technologie zur Bereitstellung vorkonfektionierter Ganzpflanzenrohstoffe (Schwerpunkt: Grünflachs)^Teilvorhaben 5b: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern^Teilvorhaben 8c: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 6c: Neuartige Bauteilkonzepte unter Nutzung von Holzfaserwerkstoffen mit Thermoplastmatrix in serientauglichen Verfahren^Teilvorhaben 8b: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7c: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9a: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen, Teilvorhaben 5a: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern

Das Projekt "Teilvorhaben 8a: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7b: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9b: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^FENAFA - Netzwerkverbund^Teilvorhaben 5c: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern^Teilvorhaben 9c: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen^Teilvorhaben 1a: Entwicklung einer mobilen Technologie zur Bereitstellung vorkonfektionierter Ganzpflanzenrohstoffe (Schwerpunkt: Grünflachs)^Teilvorhaben 5b: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern^Teilvorhaben 8c: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 6c: Neuartige Bauteilkonzepte unter Nutzung von Holzfaserwerkstoffen mit Thermoplastmatrix in serientauglichen Verfahren^Teilvorhaben 8b: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie^Teilvorhaben 7c: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien^Teilvorhaben 9a: IMC basierte Technologien für den Einsatz von Naturfasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen, Teilvorhaben 5a: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle.Zielstellung des Teilprojektes 5 ist die Entwicklung eines neuen Dosierkonzepts für schwer dosierbare Naturfasern für die Compoundierung in einem Doppelschneckenextruder. Damit soll ein kontinuierlicher und homogener Fasereintrag, der entscheidend für einen gleich bleibende Qualität des Compounds ist, gewährleisten werden. Eine aufwendige Transformation des Faserguts in einer Zwischenstufe, die zu nachteiligen Compoundeigenschaften und hohen Kosten führt, soll vermieden werden.

Entwicklung einer Produktionsanlage zur Herstellung eines Compounds aus Gummimehl und Kunststoffrecyclat und dessen Verarbeitung im Extrusionsverfahren oder durch Spritzgießen zu neuen innovativen Produkten

Das Projekt "Entwicklung einer Produktionsanlage zur Herstellung eines Compounds aus Gummimehl und Kunststoffrecyclat und dessen Verarbeitung im Extrusionsverfahren oder durch Spritzgießen zu neuen innovativen Produkten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: ProCon GmbH.Stand der Technik war die Herstellung von Elastomeric Alloys (EA) im diskontinuierlichen Verfahren (Innenmischer). Technologische Schwierigkeiten treten in Innenmischern durch die hohen Dispersionstemperaturen gegenüber den maximal tolerierbaren Temperaturen der Vernetzungsmittel (110-120 Grad Celsius) auf. Der Vorteil der Extrusion ist die Absenkung der Massetemperatur während des Mischvorganges ist. Das kontinuierliche Einmischen flüssiger Mischungsbestandteile im Extruder ergibt, dass die Bedingungen (z.B. Ort der Zumischung, Gleichmäßigkeit der Verteilung, erforderlicher Einspritzdruck. Rückströmsicherheit) für das Einspritzen von Vernetzern entscheidend sind. Für die Realisierung des Extrusionsprozesses war die Ermittlung und Klassifizierung aller den Prozess der reaktiven Compoundierung beeinflussenden Prozessvariablen, deren Verknüpfungen und Korrelationen und die Bestimmung von Kriterien für die Optimierung des Prozesses selbst von entscheidender Bedeutung. Ausgehend von den die Prozesszielrichtung Optimierung des Prozesses selbst von entscheidender Bedeutung. Ausgehend von den die Prozesszielrichtung beeinflussenden Maschinenparametern und den technologischen Stellgrößen des Doppelschneckenextruders wurden die durch Variation dieser Prozessvariablen beeinflussbaren qualitativen und quantitativen Prozesszustände und Parameter betrachtet. Für die Herstellung von EA im Extrusionsverfahren sind die folgenden Verfahrensstufen erforderlich: - Plastifizieren des Polyolefins (PO) - Vorentgasen des PO (nur bei der Verwendung von Recyclaten) - Dispergieren des Gummimehls in die PO-Schmelze - Homogenisierung des PO/Gummimehl-Blends - Dispergieren der Reaktionskomponenten im Blend - Reaktionsprozess PO/Gummimehl - Entgasen flüchtiger Reaktionsprodukte. Je nach Prozesserfordernis können die Verfahrensstufen parallel oder nacheinander im Doppelschneckenprozessraum erfolgen. Dafür wurden fünf Prozessmodelle definiert. Es konnte der Nachweis erbracht werden, dass im kontinuierlichen Verfahren mied. die gleichen Eigenschaften bei gleichem Mischungsverhältnis der Ausgangsstoffe (Altgummimehl, PP-Granulat. Peroxid/flüssig) zu erzielen sind. Eine Wirtschaftlichkeitsabschätzung ergibt, dass eine großtechnische Umsetzung möglich ist (Vergleichsprodukt = TPE). Die größten wirtschaftlichen Effekte sind bei den Produktanwendungen zu erzielen, wo ein hoher Altgummimehlanteil Verwendung finden kann. Das erreichbare Kennwerteniveau der EA hängt stark vom eingesetzten Gummimehltyp ab. Bei Verwendung von Ganzreifenmehl ist ein deutlicher Abfall der mechanisch-physikalischen Kennwerte zu verzeichnen. Dies kann im wesentlichen auf den naturgemäß hohen Fremdstoffanteil (Stahlcord, textile Bestandteile) des Ganzreifenmehls zurückgeführt werden. Dieser Kennwerteabfall ist sowohl bei EA aus dem Innenmischer als auch bei extrudierten Compounds festzustellen und somit von der Mischtechnologie unabhängig. usw.

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