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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).

Prozess

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.

Messtechnik

Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung. 

Kreislaufwirtschaft

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.

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Additive Fertigung
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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
Materialentwicklung
+49 931 4104-449
a.rusam@skz.de

Dienstleistungen

Materialentwicklung

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)
Compoundieren & Extrudieren

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
Spritzgießen

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
Fügen

Um die Biokunststoffe erfolgreich anwenden zu können, müssen diese Werkstoffe über eine gute Schweiß- und Klebbarkeit verfügen.

  • Untersuchung des Schweißverhaltens und der Klebbarkeit neuer Biokunststoffe und –produkte
  • Analyse diverser Vorbehandlungsmethoden (Corona, Plasma, Fluorierung, ...) für den Einsatz bei Biokunststoffen
  • Erarbeitung von Grundlagen zum Wärmekontakt-, Hochfrequenz- und Ultraschallschweißen von Folien und Bauteilen
  • Ermittlung der Schweißnahtqualität bzw. der Haftung
Zerstörungsfreie Prüfung

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

Technische Ausstattung zur Analytik

Mechanische Eigenschaften
  • 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
Molekulare Zusammensetzung
  • 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.
     
Rheologie
  • 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.
Thermische Eigenschaften
  • 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
Weitere Charakterisierungsmethoden
  • 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
     

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Studien- und Abschlussarbeiten beim SKZ

Im Rahmen eines Studiums können die erforderlichen Studien- oder Abschlussarbeiten beim SKZ absolviert werden.

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