Zur Zeit gibt es folgende Projektaufrufe:
Wenn Sie Interesse haben, gemeinsam mit dem DIK ein Gemeinschaftsprojekt ins Leben zu rufen, dann sprechen Sie uns gerne an!
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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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.
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.
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Temperaturbetrachtung und Finite-Element-Formulierung