Projektaufrufe im DIK

Zur Zeit gibt es folgende Projektaufrufe:

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Entwicklung von nachhaltigen Elastomeren durch den Einsatz von Lignin / Aufruf Teilnahme AiF/IGF-Projekt

Ausgangssituation

In die Zukunft schauend ist die Entwicklung von nachhaltigen Elastomerenr zwingend erforderlich (s. z. B. REACH, EU-Richtlinien 1222/2009, - 510/2011, - 443/2009). Der Einsatz von natürlichen, nachwachsenden und umweltschonenden Rohstoffen ist hierbei von weitreichender Bedeutung. Im Bereich der Elastomere betrifft dies u. a. den Einsatz von Additiven wie Füllstoffe, Alterungs- und/oder Flammschutzmittel, Weichmacheröle, Verarbeitungshilfsmittel und Vulkanisationschemikalien. Diese sind aktuell weitestgehend erdölbasiert den unter ökologischen Aspekten entsprechenden Nachteilen. Der Einsatz von Lignin als verstärkender Füllstoff bietet hier ein hohes Potential. Lignin ist ein wesentlicher Bestandteil in pflanzlichem Gewebe und nach Cellulose die häufigste organische Verbindung der Erde.
Lignin ist damit ein natürlicher, nachwachsender und gesundheit-lich unbedenklicher Rohstoff und zudem kostengünstig, Chemisch ist Lignin ein Polymer auf Basis der Monomere Cumarylalkohol, Coniferylalkohol und Sinapylalkohol, welche ein 3-dimensionales polymeres Netzwerk mit einem hohen Anteil an phenolischen Strukturen und hoher Molmasse bilden.
Bisherige Forschungsarbeiten zeigen, dass in Elastomere eingebrachtes Lignin nicht nur ein verstärkendes Potential aufweist, sondern auch zum Alterungsschutz und Flammschutz beitragen kann. Zudem besitzt Lignin eine vergleichsweise geringe Dichte von ca. 1,3 g/cm3 (Ruß 1,8 g/cm3¸ Silica 2,0 g/cm3), so dass bei entsprechender verstärkender Wirkung in Elastomeren ein effektiver Beitrag zur Gewichtseinsparungen von Elastomerprodukten und folglich eine Emissionseinsparung und Schadstoffreduktion in mobilitätsbezogenen Anwendungen zu erwarten ist.

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Modifizierung von Feststoffen für den Einsatz in Elastomeren und Thermoplasten

Problemstellung

In Kautschukmischungen, Thermoplasten und thermoplastischen Vulkanisaten werden die verschiedensten Feststoffe eingesetzt. Zur Verwendung kommen u. A. Kieselsäuren, Kreiden, Silikate, Kaoline aber auch Gummigranulate und –mehle. Die Problematik bei der Verwendung „inaktiver“ Füllstoffmaterialien liegt in der Regel nicht an deren Dispergierbarkeit sondern in der „Anbindung“ (oder besser mangelnder Anbindung) an die Polymermatrix. In vielen Systemen aus den oben genannten Materialien liegen die „Füllstoffe“ als nicht angebundene Partikel vor. Dementsprechend ergeben sich Konsequenzen für das Eigenschaftsniveau der daraus gebildeten Werkstoffe. Der Einsatz „verbilligender“ Rohstoffe führt dementsprechend nicht nur zu kostengünstigen Lösungen sondern meist auch zu „minderwertigeren“ Produkten.

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Auswirkungen der Phasenmorphologie auf das Alterungsverhalten von Elastomeren auf Basis von Kautschukblends

Einleitung und Problemstellung

Elastomerwerkstoffe sind zur Herstellung dynamisch hoch beanspruchter, temperatur- und medienbeständiger Bauteile unabdingbar. Die Lebensdauer von Elastomerbauteilen hängt neben ihrer konstruktiven Auslegung und den bei der Nutzung einwirkenden Lastkollektive und Expositionsbedingungen in hohem Maß von der Materialhomogenität ab. Diese wird durch die Auswahl der Rohstoffe, durch Herstellungsprozesse und durch expositionsbedingte irreversible Materialveränderungen (Alterung) bestimmt. Eine Besonderheit ist der Einsatz von Polymerblends, welcher in der Technik häufig genutzt wird, um die positiven Eigenschaften der beteiligten Kautschuktypen möglichst synergistisch zur Eigenschaftsoptimierung zu nutzen.

  • Elastomerwerkstoffe
  • Polymerblends
  • thermisch-oxidative Alterung
  • Alterungsschutzmittel
  • Phasenmorphologie
  • Polydienbasierenden Blends

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Sulfur network structures in rubber/silica/silane systems

Call for industrial partners: Multi client project

  • Study of the reinforcing sulfur network structure in silica/silane systems.
  • Understanding and describing the observed macroscale properties of elastomers generated using different silica/silane system.
  • Elucidating the mechanism of the polymer silane coupling reaction by varying the vulcanization systems, the silane types and the type of rubber (NR, IR, SBRs).
  • Studying the relationship between the morphology of the reinforcing S-network structure generated by different accelerator-sulfur-silane-silica systems and the physical, mechanical, dynamic properties of these elastomers.

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Verbesserung der Lebensdauer und des Verschleißverhaltens von Elastomerblends – Homogenität von Netzwerken

  • Erarbeitung eines verbessertes Verständnis zur Verteilung, Löslichkeit und Diffusion von Vernetzungschemikalien in Kautschukblends.
  • Entwicklung einer geeigneten Methodik zur quantitativen Charakterisierung der Vernetzungsdichteverteilung zur Verfügung zu haben.
  • Ermittlung der Löslichkeit und die Verteilung von ausgewählten Vernetzungschemikalien in Polydienen und in Polydien-basierenden Blends bei variierender Phasenmorphologie,
  • Nutzung der Erkenntnisse für eine Optimierung der Vulkanisation und der Werkstoffeigenschaften von Elastomerblends.

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Charakterisierung sowie Modellbildung zur Beschreibung von Kompressionsmoduli technischer Gummiwerkstoffe

Temperaturbetrachtung und Finite-Element-Formulierung

  • Der Demonstratorentwicklung geeigneterer Finite-Element-Formulierungen zur Simulation quasi-inkompressibler Materialien und ihrer Bauteile.
  • Der verbesserten Einschätzung kommerziell verfügbarer Simulationsmethoden.
  • Der quantifizierten Charakterisierung und Modellierung von Temperatureinflüssen auf das Kompressionsverhalten technischer Gummiwerkstoffe.

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Finite-Elemente-Simulation des mechanischen Verhaltens von Moosgummibauteilen

  • Mikromechanische Simulation der Moosgummistruktur
  • Modular aufgebautes Makromodell
  • Experimentelle Untersuchungen an problemangepasste Probekörper und Modellvalidierung

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Recycling von thermoplastischen End-of-Life-Artikeln zum Einsatz in hochtemperatur- und medienbeständigen thermoplastischen Elastomeren (TPE-V) für Anwendungen im Motorraum alternativer Antriebskonzepte

  • Steigerung der Ressourcen-Effizienz durch Einsatz thermoplastischer Recyclate
  • Erweiterung der Funktionalität und des Leistungsspektrums von TPE-V
  • Erhöhung der Temperatur- und Medienbeständigkeit von TPE-V
  • Erarbeitung neuer Materialkombinationen

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