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Material

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.

Digitalisierung

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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Material

PVC - Polyvinylchlorid

Ob als Bodenbelag, als Fensterprofil, als Kunststoffrohr oder Kinderspielzeug: PVC zeichnet sich durch seine sehr hohe Bandbreite an unterschiedlichsten Einsatzmöglichkeiten aus. Dies ist nicht zuletzt den herausragenden chemischen und physikalischen Eigenschaften wie einer guten Stabilität gegen Sonnenlicht, der schweren inhärenten Entflammbarkeit und der guten Chemikalienresistenz zu verdanken. PVC ist einer der ältesten polymeren Werkstoffe, der sich seit seiner ersten großtechnischen Produktion in den 1920er Jahren bis heute zu einem der wichtigsten und preiswertesten Massenkunststoffe entwickelt hat. Dies verdankt er vor allem einer stetigen Weiterentwicklung sowohl im Bereich der Polymersynthese als auch in der Additivierung und Erforschung neuer und maßgeschneiderter Rezepturen. Mit unserer langjährigen Erfahrung im Bereich der Rezepturentwicklung und der Verarbeitung von PVC sind wir der perfekte Partner für Sie wenn es darum geht, diesen Werkstoff auch für zukünftige Herausforderung zu rüsten. Hierfür stehen am SKZ ein über Jahrzehnte gewachsenes Know-How sowie ein ausgedehnter Maschinenpark für die PVC Verarbeitung und Prüfung zur Verfügung den wir gerne mit Ihnen teilen. 

Dr. Oliver Tröppner
Materialentwicklung
+49 931 4104-470
o.troeppner@skz.de

Dienstleistungen

Aufbereitung von Dry-Blends

In der Aufbereitungsphase werden die eingesetzten Additive mit einem Mischer in die PVC-Matrix eingearbeitet. Dabei erwärmt sich das Pulver durch die Reibung des Materials bzw. durch das Zusammenprallen der Partikel, sodass die Temperatur kontinuierlich ansteigt. Die Herausforderung liegt darin, die Additive durch Anpassung der Prozessparameter (Drehzahl, Temperatur und Zeit) homogen zu verteilen, ohne das PVC zu stark zu belasten. In dieser Phase absorbiert das PVC-Korn flüssige Additive, sodass wieder ein trockenes, rieselfähiges Pulver, das sog. Dry-Blend entsteht. Dieses kann ohne weiteren Aufbereitungsschritt z. B. mit einem Extruder zu Formteilen oder Granulat  weiterverarbeitet werden.
Für die Aufbereitung der PVC-Dry-Blends stehen am SKZ die folgenden Mischer zur Verfügung:

  • Heiz/Kühl-Mischer vom Typ FML10 - KM23, Firma: Zeppelin Reimelt, Kassel
  • Containermischer vom Typ CM 80-H, Firma: Mixaco, Neuenrade
Beratungsleistungen

Als eines von wenigen Instituten deutschlandweit bietet das SKZ die vollständige Unterstützung bei der Entwicklung von PVC-Produkten an. Dafür stehen Ihnen unser langjähriges Know-how sowie zahlreiche Anlagen für die Zusammenstellung der Rezepturen, Aufbereitung und Verarbeitung von Dryblends, und Charakterisierung der Werkstoffe und Bauteile zur Verfügung. Damit ihr Produkt seine volle Leistungsfähigkeit entfalten kann, muss die Materialauswahl, die Verarbeitung und die Bauteilauslegung optimal aufeinander abgestimmt sein. Gerne beraten wir Sie, gemeinsam mit unseren Kollegen, entlang der gesamten Prozesskette. 

Materialmuster

In unseren Technika stehen für ihre Versuche modernste Anlagen für die Produktion im Kleinst- und Labormaßstab zur Verfügung. Dabei bilden wir auch eine Vielzahl von Sonderverfahren ab. Sprechen Sie uns gerne jederzeit an.

Materialrecherche

Sie brauchen innovative Lösungsansätze, um ihre Ideen umzusetzen? Gerne unterstützen unsere Fachexperten Sie hier und recherchieren für Sie nach alternativen Materialien oder den Einsatz von Rezyklaten. Gemeinsam mit Ihnen erstellen wir für ihr Produkt ein Anforderungsprofil und recherchieren die passenden Materialien in Datenbanken von Herstellern, Organisationen und Forschungseinrichtungen.

Rezepturerstellung

Nach der Polymerisation ist PVC ohne weitere Modifizierung nicht verarbeitbar. Um PVC aufzubereiten, wird es mit geeigneten Additiven, insbesondere Stabilisatoren, aber auch mit Füllstoffen, Weichmachern, Gleitmitteln, Pigmenten oder Schlagzähmodifikatoren gemischt. Typische Anwendungsbeispiele sind Dachrinnen, Fensterprofile, Rohre, Folien, Kabel oder verschiedene Dichtungen. Das SKZ unterstützt bei der Entwicklung neuer oder Optimierung bestehender Rezepturen hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften.

Zerstörungsfreie Prüfung

So vielfältig wie die Anwendungsmöglichkeiten von PVC sind auch die unterschiedlichen anwendungsspezifischen Kennwerte, die zerstörungsfrei mess- und prüftechnisch erfasst werden können. Sowohl die Geometrieermittlung im Mikrometer- bis Dezimetermaßstab als auch die Charakterisierung von Rezepturen sowie die Detektion von Fehlstellen in Produkten können mithilfe verschiedenster zerstörungsfreier Verfahren erfolgen. Hierzu steht umfangreiche Messtechnik für den Labor- und Inlineeinsatz u. a. auf Basis Ultraschall, Röntgen einschließlich Computertomografie, Thermografie, Terahertz- und Radartechnik zur Verfügung.

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

Zum Bereich Zerstörungsfreie Prüfung

Technische Ausstattung

Um ein wettbewerbsfähiges PVC-Produkt herstellen zu können, ist die Auswahl des geeigneten Verarbeitungsverfahrens, der richtigen Maschine sowie der optimalen Prozessparameter eine Voraussetzung. Je nach Art des Endproduktes und dessen Qualitätsanforderungen können am SKZ vielfältige Verfahren für die PVC-Verarbeitung im industrienahen Maßstab angeboten werden. Zur Herstellung von gepressten Platten, extrudierten Profilen, Folien, Rohre, oder auch spritzgegossenen PVC-Proben stehen im Verarbeitungstechnikum des SKZ zahlreiche, prozessübliche Anlagen für die Verarbeitung von PVC zur Verfügung:

  • Presse vom Typ P 300 P der Fa. COLLIN Lab & Pilot Solutions GmbH
  • Laborkneter vom Typ Plasticorder PL200 der Fa. Brabender
  • Walzwerk vom Typ Polystat 110 der Fa. Schwabenthan
  • Einschneckenextruder vom Typ ZE45 der Fa. Maschinenfabrik Weber
  • Gegenläufige Doppelschneckenextruder vom Typ DS 7.22 der Fa. Maschinenfabrik Weber
  • Gegenläufige Doppelschneckenextruder vom Typ CE3 der Fa. Maschinenfabrik Weber
  • Planetwalzenextruder vom Typ TP-WE 70/800 M2 der Fa Entex, Bochum
  • Zweiwelliger Schneckenextruder vom Typ Teach-Line ZK25T der Fa. COLLIN Lab & Pilot Solutions GmbH
  • Verschiedene Extrusionswerkzeuge (Profilwerkzeuge, Foliendüsen, Rohrköpfe)
  • Diverse Spritzgießmaschinen

Analytik im Bereich PVC-Materialien und –Bauteilen

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): Die Bestimmung der Molmassenverteilung und der Polydispersität erlaubt Rückschlüsse auf den Polymerabbau durch Alterung.
  • Gaschromatographie mit Massenspektrometriekopplung (GC/MS): Das Verfahren erlaubt die qualitative und quantitative Bestimmung leicht verdampfbarer Polymerbestandteile (VOC). Mögliche Anwendungsgebiete sind die Bestimmung direkter Emissionen aus dem Kunststoff, z. B. relevant im Automobilinnenraum; sowie der Nachweis leichtflüchtiger Abbauprodukte oder Kontaminationen im Bauteil, z. B. relevant für Lebensmittelverpackungen bzw. Spielzeug.
Rheologie
  • Hochdruckkapillarrheometer (HKR) der Firma Göttfert: Mit einem Hochdruck-Kapillarrheometer können Viskositäten und Schubspannungen in Abhängigkeit von Schergeschwindigkeit und Temperatur gemessen werden. Die so ermittelten Daten können dann durch Materialmodelle wie den Carreau-Ansatz beschrieben werden und dienen z. B. als Eingangsgröße für Simulationsrechnungen von Spritzguss- und Extrusionsprozessen. Darüber hinaus lassen sich durch vergleichende Untersuchungen auch Aussagen zum Materialabbau treffen.
  • Schmelzindexprüfgerät (MFR) der Firma Göttfert: kann zur Ermittlung des Schmelzindex MFR in g/10min bzw. des Volumenfließindex MVR in cm³/10min von Kunststoff-Granulaten und Pulvern verwendet werden.
  • Dehnungstester (Rheotens): Mit einem an das HKR gekoppelten Dehnungstester (Rheotens) lässt sich die effektive Dehnviskosität reproduzierbar bestimmen. Mögliche Einsatzgebiete: Folienextrusion und Blasformen
Thermische Eigenschaften
  • Dynamische Thermostabilität (Kneter-Messungen)
  • Plastifizierzeit (Kneter-Messungen)
  • 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
Publikationen

Aktuelle Forschungsprojekte und Veröffentlichungen

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