Im Bereich der Kunststoffaufbereitung werden alle Grundprozesse untersucht, die zwischen Reaktorsystem und der Bereitstellung des verarbeitungsfähigen Granulats angesiedelt sind. Im einzelnen handelt es sich dabei um die Grundoperationen des Trennens, des Vereinigens und Mischens, der Stoffmodifikation und Formgebung sowie um die Handhabung daraus resultierender Produkte

Reaktive Kunststoffaufbereitung

Seit etwa 15 Jahren steht die Entwicklung von Polymermischungen und -legierungen im Vordergrund des Interesses. Ziel dabei ist die Generierung von Werkstoff-Eigenschaftsprofilen, welche denen der Basispolymere überlegen sind. Mittels reaktiver Kunststoffaufbereitungsschritte können auf spezielle Einsatzzwecke zugeschnittene Polymerwerkstoffe erzeugt werden. Am IKT laufen umfangreiche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Polymermodifikation und Polymerblend-Entwicklung. Einige Beispiele sind nachstehend aufgeführt

• Entwicklung von PP/PA- und PP/TPU-Polymerblends
• Funktionalisieren von PP (z.B. mit Maleinsäureanhydrid) und PP-Copolymeren
• Funktionalisieren von PE und PE-Copolymeren
• Entwicklung haftvermittlerfreier, vernetzter, mehrschichtiger Kunststoffrohre für den Warmwasserbereich
• Entwicklung weichmacherfreier, verschweißbarer Polyolefin/Elastomerblends
• Untersuchungen zur Vernetzung von Polyolefinen und ihrer Copolymeren (z.B. EPM) mittels radikalisch aufgepfropfter Organosilanverbindungen
• Entwicklung von neuartigen thermoplastischen Vulkanisaten (TPV) auf Basis von dynamisch vernetzten Polyolefinblends
• Entwicklung von elastischen Fasern und Fäden aus metallocenkatalysierten Ethylen/Octen-Copolymeren, welche in einem nachgeschalteten Schritt chemisch vernetzt werden
• Einsatz von Online-Rheometer- und Online-FTIR-Spektrometersystemen zur prozeßzeitkonformen Erfassung von Strukturveränderungen in Polymeren
• Entwicklung von Prozeßführungskonzepten und geschlossenen Regelkreisen für den peroxidischen Abbau von Polypropylen
• Verfahrensentwicklung zur Ringöffnungspolymerisation von Polylactid auf einem Doppelschneckenextruder als Reaktor
• Entwicklung partiell vernetzter Polypropylenschäume
• Schlagzähmodifizierung von POM
• Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von PBT mittels reaktiver Extrusion

Biologisch abbaubare Polymere unter Einbeziehung nachwachsender Rohstoffe

• Grundlagenuntersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung von destrukturierter, thermoplastisch verarbeitbarer Stärke
• Entwicklung von biologisch abbaubaren Werkstoffen aus granulärer und destrukturierter Stärke durch Blenden mit synthetisch oder biotechnologisch hergestellten, hydrolytisch und/oder enzymatisch abbaubaren Polymeren
• Untersuchungen zum Mechanismus der Strukturgenerierung und zu Struktur/Eigenschaftsbeziehungen bei Stärke/Polymer-Blends
• Entwicklung von Composite-Strukturen aus biologisch abbaubaren sowie abbauresistenten Matrixmaterialien und Naturfasern, wie z.B. Flachs oder Hanf
• Stärke als funktionaler Blendwerkstoff zur Erhöhung der Sauerstoff- und Wasserdampfpermeabilität
• Entwicklung von Werkstoffsystemen auf der Basis von Polylactiden (PLA) und PLA-Copolymer
• Entwicklung von PLA/Thermoplast-Blends

Ein weiterer Forschungsbereich des IKT ist die Compoundierung und Aufbereitung zeolithischer Formmassen zu neuartigen, wabenförmigen Extrudaten. Zeolithe sind mikroporöse kristalline Materialien, die als Sorptionsmittel in der Gasreinigung und der Gastrocknung, sowie als Katalysatoren in der Reaktionstechnik eingesetzt werden.

Nanostrukturen

Es werden theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Optimierung der Steifigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Polyamid 6 durchgeführt. Schwerpunkte sind hierbei:

• Verbesserung der Steifigkeitseigenschaften durch Einarbeitung eines nanoskaligen Schichtsilikats (Montmorillonit)
• Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften durch Entwicklung und Einarbeitung eines nanodispergierbaren Schlagzähmodifikators auf der Basis eines mehrphasigen PA6/Polyether-Copolymers
• Kombination und Optimierung der Materialsysteme durch Auffinden von Morphologie/Eigenschafts-Korrelationen

Alterung von Kunststoffen

Das Alterungsverhalten spielt bei der Auslegung in der Produkt- und Komponentenentwicklung unter Verwendung von Kunststoffen eine wichtige Rolle. Hautaufgabenstellungen sind die Charakterisierung von Alterungszuständen an Kunststoffbauteilen sowie deren Auswirkung auf die Bauteileigenschaften. Darüber hinaus können durch eine beschleunigte Alterung in Laborversuchen Alterungsmodelle generiert und Prognosen für die Lebensdauer von Kunststoffen abgeleiten werden. Für die Konzipierung von Alterungsversuchen sind Umgebungseinflüsse (Temperatur, chemische oder mechanische Belastung) sowie auftretenden Alterungsmechanismen (chemisch, physikalisch) eines vorliegenden Bauteils von Bedeutung. Auf dem F&E-Gebiet "Alterung von Kunststoffen" werden durchgeführt:

• Schadensanalysen
• Analysen von Alterungsmechanismen
• Studien zur künstlichen Alterung von Kunststoffen
• die Entwicklung von Alterungsmodellen zur Vorhersage der Lebensdauer