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Stärker elastische TPS auch bei höheren Temperaturen

SKZ und TITK starten Forschungsprojekt "Kurzfaserverstärkte TPE"

19/02/2020

Das SKZ und das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. (TITK) bündeln erneut ihre Expertisen in den Bereichen Fasern und technische Kunststoffe. Im IGF-Forschungsprojekt „Kurzfaserverstärkte TPE“ (IGF-Nr. 20837 BG) haben sich die Institute nun das Ziel gesetzt, die Anwendung styrolbasierter Thermoplastischer Elastomere (TPS) in der Dichtungstechnik durch einen gezielten Einsatz von Verstärkungsfasern für Anwendungen zu erweitern. 

Thermoplastische Elastomere verbinden viele zweckmäßige Eigenschaften der Gummiwerkstoffe mit denen der Thermoplaste. Sie ermöglichen zum Beispiel das Mehrkomponentenspritzgießen von Elektronik- oder Pumpengehäusen mit Dichtungen oder werden als optisch und haptisch wirksamer Werkstoff großflächig über Strukturbauteile gespritzt. Da sie einfach und effektiv verarbeitbar sind, haben sie sich in zahlreichen Standardkonstruktionen, aber auch in aufwändigen Sonderlösungen der Automobiltechnik, in Elektronikanwendungen, im Verpackungsbereich oder in der Medizintechnik etabliert. Der Gruppe der TPS – ein Blend aus einem besonders elastischen Polymer in einer thermoplastischen Matrix – wird innerhalb der unterschiedlichen TPE in Zukunft das stärkste Wachstum prognostiziert. 

„Schon geringe Mengen von Verstärkungsfasern in einer Matrix ändern das mechanische Verhalten bei statischer und dynamischer Belastung dramatisch“, so Dr. Axel Nechwatal vom TITK. Er sieht es als überaus vielversprechend an, auch die Rückstelleigenschaften und die thermische Belastungsgrenze von TPS hierdurch zu verbessern. „Thermoplastische Elastomere wären in ihrem Werkstoffverhalten besser einzuordnen, wenn wir sie Elastische Thermoplaste nennen würden“, sagt Dr.-Ing. Michael Bosse vom SKZ und möchte auch das Grundverständnis für diese faszinierenden Kunststoffe verbessern. Die beiden Projektleiter stimmen ihre geplanten Entwicklungsziele laufend mit einem breit gefächerten Firmenkonsortium ab, um neue Erkenntnisse so schnell wie möglich am Markt verfügbar zu machen. Davon profitieren nicht nur die Anwender von TPS, sondern auch die Hersteller und Rohstofflieferanten, die Verarbeiter, die Maschinen- und Anlagenhersteller sowie die Entwickler von Prüfsystemen. 

Die Ziele der neuen TPS-Rezepturen: Sie sollen die Rückstell-Performance bei höheren Temperaturen verbessern, aber gleichzeitig möglichst viele der heute für die Anwendung vereinbarten Anforderungen an Härte, Dichte, Weiterreißfestigkeit oder Dehnungsverhalten erfüllen. Sie sollen ihre guten Verarbeitungseigenschaften behalten und keine aufwändigen Änderungen in der Werkzeugtechnik bedingen. Bei der Charakterisierung der neuen Werkstoffe wollen die Forscher noch deutlich weiter gehen: Die bisher hauptsächlich im Bereich der Elastomere eingesetzte Methode „Temperature Scanning Stress Relaxation“ (TSSR) soll das Gesamtbild des Werkstoffverhaltens ergänzen und das Verständnis für ihre Leistungsfähigkeit beim Konstrukteur erweitern. 

Zu diesem Gesamtbild gehören auch andere Forschungsprojekte, die das SKZ derzeit plant: Die Anpassung, Verfeinerung und Nutzung der digitalen Materialdaten von TPE. Was heute schon bei der Simulation von hartzähen oder verstärkten Thermoplasten möglich ist, soll auch auf den Bereich der entropieelastischen Thermoplaste übertragen werden.

Das Forschungsprojekt mit dem Förderkennzeichen IGF Vorhaben Nr.: 20837 BG wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) über das Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt ist zum 01.10.2019 gestartet und läuft für 2 Jahre. Interessenten sind herzlich eingeladen, dem projektbegleitenden Ausschuss kostenfrei beizutreten und den Projektverlauf mitzugestalten.

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SKZ und TITK bündeln erneut ihre Expertisen in den Bereichen Fasern und technische Kunststoffe.