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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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Die Suche nach dem idealen Werkstoff
Materialien lassen uns instinktiv entscheiden, ob wir etwas angenehm oder attraktiv finden. Mit der Wahl optimaler Materialien und Verarbeitungsprozesse wird der Grundstein für ein erfolgreiches Produkt gelegt. Dazu gehört auch das Verständnis der physikalisch-chemischen Zusammenhänge. Diese zu verstehen und clever zu nutzen ist ein Kernthema der Materialentwicklung am SKZ. Mit unserem Fingerspitzengefühl für die „Struktur-Eigenschaftsbeziehungen“ beantworten wir die Fragen unserer Kunden: „Wie kann ich meine Ideen in Kunststoff verwirklichen?“
In der Gruppe Materialentwicklung arbeiten wir mit der Fülle der am Markt verfügbaren Polymere, mit funktionalen Füll- und Verstärkungsstoffen sowie mit der ganzen Vielfalt an Additiven, um daraus je nach Anforderung möglichst universelle oder kundenspezifische Compounds zu erstellen. Die Rezepturen werden entweder durch Spezialverfahren hergestellt, oder es kommen Labormaschinen zum Einsatz, deren erfolgreiche Musterproduktion später auf den Industriemaßstab („scale-up“) übernommen werden kann.
Langjährige Kooperationen mit Rohstoffherstellern, Marktkenntnis und Überblick ermöglichen uns zielgerichtete Entwicklungen von Rezepturen und deren spezifische Prüfungen. Wir kennen die Zusammenhänge zwischen Herstellung, Verarbeitung, Vermarktung, Zulassungen und vielen weiteren Anforderungen an Produkte aus Kunststoffen.
Die Materialentwicklung begleitet die Produkte nicht nur über ihre Lebensdauer, sondern sie berücksichtigt ebenso die weitere Verwendung oder die Verwertung im Sinne des Recyclings. Polymere leisten uns tagtäglich viele gute Dienste; sie sind wertvolle Materialien, die im Stoffkreislauf so lange wie möglich gehalten werden müssen, am besten im Sinne von „cradle2cradle“, aber auch bei allen anderen Möglichkeiten der Verwertung. Angefangen beim Granulat liegt uns jedes einzelne Körnchen Kunststoff am Herzen!
Unsere Begeisterung für innovative Materialien stellen wir zahlreichen Industrie- und Forschungspartnern zur Verfügung. Verwirklichen Sie mit uns Ihre Ideen in Kunststoff!
Wir sind Ihr Wegbereiter und bieten maßgeschneiderte Dienstleistungen rund um die Materialentwicklung von Kunststoffen an. Im Bereich der Materialentwicklung unterstützen wir Unternehmen bei Materialrecherchen, Rezepturherstellungen, Materialcharakterisierungen, Herstellung von Mustermaterialien und mit kompletten Beratungsleistungen.
Unsere Dienstleistungen
Dienstleistungen
Für Neuentwicklungen, Alternativmaterialien, den Einsatz von Rezyklaten oder innovative Compounds recherchieren wir passende Materialien in Datenbanken von Herstellern, Organisationen und Forschungseinrichtungen. Hierbei setzt sich ein Materialprofil aus zahlreichen Anforderungen zusammen – seien es mechanische, thermische oder rheologische oder ganz andere Charakteristika, die das Wesen eines Kunststoffs ausmachen.
Eine gelungene Rezeptur aus Grundmaterial, Additiven und funktionalen Füll- oder Verstärkungsstoffen eröffnet für die Produktentwicklung ungeahnte Möglichkeiten. Die Leistungsfähigkeit neuer Mischungen abzuschätzen, erfordert das Wissen um die physikalisch-chemischen Wechselwirkungen, Erfahrung und Neugierde. Ebenso wichtig ist es zu wissen, welche Möglichkeiten ein solches Compound eröffnet.
Sie möchten eine Umweltbewertung (Ökobilanz), z. B die Berechnung des Carbon Footprint für Ihren Werkstoff oder ein Bauteil durchführen? Gerne führen wir für Sie Ökobilanzierungen nach den relevanten Standards aus und begleiten hierauf basierende Produktzertifizierungen, wie bspw. die Erstellung von Umweltproduktdeklarationen.
Kontakt:
Dr. Hermann Achenbach | +49 931 4104-266 | h.achenbach@skz.de
Zum Bereich Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft
Als Experten auf dem Gebiet der Kunstststofftechnik sind wir bestrebt, unser jahrzehntelang erworbenes Wissen an unsere Kunden weiterzugeben. Von der Materialentwicklung über Fertigungsprozesse bis hin zur Anwendung verschiedener Prüf- und Messmethoden – in unseren zahlreichen praxisorientierten Kursen erwerben Sie als Teilnehmer das nötige Wissen im Umgang mit dem Werkstoff Kunststoff. Dies beginnt bei der Wahl der richtigen Werstoffe und der Einhaltung fertigungsgerechter Konstruktionsregeln, ersteckt sich über die richtige Handhabung von Geräten und Maschinen zur Herstellung und Bearbeitung von Kunststoffbauteilen und endet beim richtigen Verständnis von Qualitätskriterien und dem damit verbundenen Einsatz von Prüf- und Messwerkzeugen.
Die Zusammenführung von Menschen aus unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens sowie aus unterschiedlichen Brachen zum Austausch von Erfahrungen und fachlichem Know-how steht neben der reinen Wissensvermittlung für uns ebenfalls an vorderster Stelle. Unsere zahlreichen Fachveranstaltungen bilden dabei den idealen Ort für einen freien Austausch von Gedanken. Renommierte Referenten aus unterschiedlichsten Branchen und exzellente Fachvorträge machen die SKZ-Fachtagungen zu beliebten Treffpunkten innerhalb der Kunststoffbranche.
In unserem Compoundiertechnikum erstellen wir im Kleinst- und Labormaßstab bis ca. 50 kg/h thermoplastische Compounds nach Ihren Vorgaben oder aus den erarbeiteten Rezepturen. Diese werden entweder durch Spezialverfahren hergestellt, oder es kommen Labormaschinen zum Einsatz, deren erfolgreiche Musterproduktion später auf den Industriemaßstab („scale-up“) übernommen werden kann. Auch hierbei stehen wir Ihnen direkt oder zum Beispiel durch Vermittlung innerhalb des SKZ-Netzwerkes gerne zur Seite.
Eine Produktentstehung wird durch zahlreiche Einflussfaktoren bestimmt – ein Kunststoff kann seine ganze Leistungsfähigkeit nur entfalten, wenn Verarbeitung und Konstruktion mit ihm zusammenspielen. Hierzu müssen die Auswirkungen der Verarbeitung, aber auch mögliche Wechselwirkungen einschätzbar sein. Gemeinsam mit den unterschiedlichen Fachbereichen hier am SKZ beraten wir Sie auch in diesen Fragen. Fließsimulationen, FEM-Analysen, Ökobilanzen oder Konstruktionshinweise gehören ebenso dazu wie das Spritzgießen, Tiefziehen, Blasformen oder Extrudieren von Prüfteilen für Laborkennwerte oder akkreditierte Prüfaufträge.
Sie sind auf der Suche nach inlinefähigen Mess- und Prüftechniken, um die Entwicklung neuer Materialien zu beschleunigen oder Compoundierprozesse zu überwachen? Das SKZ unterstützt von der Auswahl des unter physikalischen, technischen und wirtschaftlichen Kriterien am besten passenden Verfahrens bis hin zur Systementwicklung und -integration bei Ihnen vor Ort.
Kontakt:
Giovanni Schober | +49 931 4104-464 | g.schober@skz.de
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
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. nachhalitger zu machen. Fordern Sie uns heraus. Gemeinsam finden wir auch für Ihr Problem eine Lösung.
Technische Ausstattung – Polymeranalytik
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 Materialentwicklung 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 heiztischmikroskopische Untersuchungen von Kunststoffen durch.
Aktuelle Forschungsprojekte und Veröffentlichungen
FAQs
Es gibt diverse Stellschrauben, um Kunststoffprodukte nachhaltiger zu gestalten.
Materialauswahl
Bereits bei der Materialauswahl gibt es Möglichkeiten den ökologischen Fußabdruck von Produkten zu verbessern.
- Möglichkeit Rezyklat (zumindest teilweise) einzusetzen
- Umstieg auf biobasierte Kunststoffe, sofern Produktanforderungen und Anwendungen dies zulassen
- Reduzierter Einsatz von Additiven oder Substitution von Additiven durch Alternativen
- Soweit möglich Monomaterial, um nachfolgendes Recycling zu vereinfachen
Produktdesign
Bereits im Produktdesign kann der Umwelteinfluss reduziert werden.
- Design for Recycling, bereits in der Entwicklung an Kreislaufwirtschaft und Ende des Produktlebenszyklus denken
- Modularität, um Reparatur und Austauschbarkeit einzelner Komponenten zu ermöglichen
- Lebensdauer möglichst verlängern, z.B. durch hochwertige, beständige Materialien
Produktion/Fertigung
In der Fertigung von Produkten stecken oftmals hohe Einsparpotentiale an Energie und Material.
- Energieoptimierung, umfasst Maßnahmen wie Wärmerückgewinnung oder Optimierung der Prozessparameter
- Digitalisierung der Produktionsprozesse, um Einsparmöglichkeiten und Optimierungspotentiale zu erkennen
- Abfallmanagement, um z.B. durch direktes Recycling von Produktionsresten Material zu sparen
- Eigene Produktion grünen Stroms (z.B. durch PV-Anlage)
Innovation
Permanente Weiterentwicklung von Technologie und Produkten helfen dabei, alle Punkte stetig zu verbessern.
Die Antwort auf diese Frage ist sehr anwendungsabhängig. Abhängig davon, weshalb ein PFAS haltiges Additiv oder ein Fluorkunststoff eingesetzt wird, kommen verschiedene Substitute in Frage. Antihaft- oder schmutzabweisende Oberflächen können beispielsweise auch durch Silikonbeschichtung erzielt werden. Für Dichtungen kommen verschiedene Alternativen aus PE, POM PA oder EPDM in Frage. Hier macht es Sinn Rücksprache mit einem unserer Experten zu treffen.
Die Antwort ist sehr individuell, am SKZ beraten wir hier immer konkret im Einzelfall. Sollte dies noch nicht der Fall sein macht es oft zunächst Sinn über Closed-Loop-Systeme nachzudenken und In-House Kunststoffproduktionsreste wie Angüsse mechanisch zu recyclen und wieder in der Produktion zu nutzen. Ansonsten kommt es sehr auf Themen wie Verfügbarkeit hochwertiger Rezyklate und natürlich die Bauteilanforderungen an.
Generell wird eine Simulation akkurater, je mehr Daten vorhanden sind. Die wichtigsten Parameter für eine Spritzgusssimulation sind:
Thermische Eigenschaften
- Schmelztemperatur (Tm)
- Glasübergangstemperatur (Tg)
- Wärmeleitfähigkeit (fest & geschmolzen)
- Spezifische Wärmekapazität (Cp)
- Temperaturabhängige Viskosität (Scherviskosität vs. Temperatur)
Rheologische Daten
- Viskositätskurven:
- Abhängig von Schergeschwindigkeit und Temperatur
- PVT-Daten (Pressure-Volume-Temperature):
- Für Schwindung und Nachdruckberechnung
- Fließgrenze (falls relevant für gefüllte Materialien)
Mechanische Eigenschaften:
- Elastizitätsmodul (fest & geschmolzen)
- Druckfestigkeit (für Nachdruckphase)
- Schwindungskoeffizienten (linear, volumetrisch)
Außerdem sind Infos wie Füllstoffgehalt etc. interessant. Das SKZ unterstützt gerne bei Datenerhebung und Simulation.
Unter anderem das SKZ, hierbei arbeiten wir einzeln mit dem Kunden oder greifen auch auf unser großes Netzwerk von über 400 Firmen zurück, um Kunden bestmöglich zu unterstützen.
Biopolymere verhalten sich beim Verarbeiten etwas anders als die gängigen Biopolymer. Maßgebliche Unterschiede sind Thermische Empfindlichkeit, Feuchtigkeitsempfindlichkeit (Biopolymere sind häufig hygroskopisch), UV- und Hydrolyse-Empfindlichkeit, ggfls. andere mechanische Eigenschaften (z.B. spröder). Daher ist im Einzelfall eine angepasste Verarbeitung zu empfehlen, neben einfachen Einstellungen (wie Druck, Temperatur etc.) sind unter Umständen eine andere Schneckengeometrie oder angepasste Additivierung ratsam.
Je nach Bauteil kommen verschiedenste Verfahren zum Einsatz
Mechanische Verfahren
- Zugprüfung
- Biegeprüfung
- Kerbschlagzähigkeit
Thermische Prüfung
- DSC (Differential Scanning Calormetry)
- Thermogravimetrische Analyse
Rheologische Prüfungen
- Schmelzflussindex
- DMA (Dynamische mechanische Analyse)
Prüfung der Maßhaltigkeit
Alterungsprüfungen
Dazu kommen verschieden Möglichkeiten in Betracht. Man kann das Material Modifizieren z.B. durch Blends mit anderen Kunststoffen oder durch Additive und Füllstoffe wie Fasern, mineralische Füllstoffe, Weichmacher oder Impact Modifier. Je nachdem welchen mechanischen Wert man optimieren möchte. Auch eine Optimierung des Verarbeitungsprozesses oder des Produktdesigns können hier Verbesserungen ermöglichen.
Als ersten Schritt sollte man die jeweils relevanten Normen und Standards identifizieren und prüfen. Häufig geht es dann je nach Einsatzgebiet um Themen wie Desinfizierbarkeit, Biokompatibilität der Inhaltsstoffe, chemische und mechanische Beständigkeit und auch die Verarbeitungs- und Produktionsbedingungen (z.B. Reinraumproduktion). Auch die Dokumentation hat höhere Standards als bei nicht medizinischen Produkten.
Dies hängt sehr stark vom eingesetzten Material oder den eingesetzten Materialien ab. Wichtige Details sind dann beispielsweise Anschnittsystem, Heiß- oder Kaltkanal, Entlüftung, Kühlung, Entformung, Werkzeugmaterial, Schwindung und Verzug und wartungsaufwand des Werkzeuges.
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Sie sind auf der Suche nach einem abwechslungsreichen Arbeitsplatz in einer der zukunftsfähigsten Branchen Deutschlands? Kommen Sie zu uns!
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