Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Ton zu innovativen Kunststoffen - Innovationspreis für Schichtsilikat/Polymer-Nanokomposite

14.11.2008
Den von der Dresdner Bank AG in Dresden geförderten Innovationspreis des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF erhalten in diesem Jahr gemeinschaftlich Bernd Kretzschmar, Dr. Doris Pospiech und Dr. Andreas Leuteritz. Ausgezeichnet werden sie für die Entwicklung von sogenannten Polymer/Schichtsilikat-Nanokompositen. Dabei handelt es sich um Kunststoffmaterialien, denen durch Zusatz von Tonmineralen spezielle Eigenschaften verliehen werden.

Im Ergebnis der Forschungsarbeiten wurde unter anderem in Kooperation mit einem Autohersteller der Prototyp eines Karosseriebauteils entwickelt. Um Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen zu senken, wird im Automobilbau konsequenter Leichtbau angestrebt. Metallische Materialien sollen wo immer möglich durch leichtere Kunststoffe ersetzt werden.

Dabei kommt es nicht nur auf vergleichbar hohe mechanische Eigenschaften an, sondern die Kunststoffe müssen auch spezifischen Anforderungen des Fahrzeug-Produktionsprozesses gerecht werden. Hier bieten die neu entwickelten Nanokomposite vielversprechende Lösungen: Die mineralischen Füllstoffe sorgen dafür, dass Kunststoffanbauteile besser in die gesamte Fahrzeugoberfläche integriert werden können.

Dank einer erhöhten Wärmeformbeständigkeit lassen sie sich zusammen mit der Stahlkarosserie on-line im industriell üblichen Lackierverfahren (kathodische Tauchlackierung) beschichten. Für herkömmliche Kunststoffe war das bei Temperaturen von kurzzeitig mehr als 200 °C bisher nicht möglich, und getrennte Lackierprozesse waren nicht nur technologisch aufwändiger, sondern verursachten häufig störende Unterschiede in Farbton, Glanz und Oberflächenbeschaffenheit.

Durch die Reduzierung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Kunststoff-Nanokomposite zur besseren Angleichung an den der Metallbauteile wird außerdem die Gestaltung von Fugen zwischen unterschiedlichen Materialien im Auto optimiert.

Das Potential von Schichtsilikaten zur Eigenschaftsmodifizierung von Kunststoffen wurde bereits vor ca. 15 Jahre erkannt. Weltweit arbeiten seither eine Reihe von Forschergruppen an diesem Thema. Die Arbeiten der Forscher am IPF zeichnen sich gegenüber denen der meisten anderen Gruppen dadurch aus, dass sie von Anbeginn nicht allein durch akademisches Interesse geprägt waren, sondern auf der Basis der Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen konsequent auf eine industrielle Überführbarkeit der Ergebnisse abzielten.

Die das IPF auszeichnende enge Kooperation von Naturwissenschaftlern und Ingenieuren war die Grundlage dafür, dass scale-up-fähige und kommerziell interessante Lösungen erarbeitet werden konnten, die sich mittlerweile bei mehreren Firmen in der industriellen Überführung befinden.

Neben Bauteilen für die Automobilindustrie werden dabei z.B. auch Agrarfolien entwickelt, die sich durch eine höhere Lebensdauer auszeichnen. Bei Folien aus biologisch abbaubaren Polymeren wird durch die Einarbeitung von Schichtsilikaten die Gasdurchlässigkeit verringert.

Um die anorganischen Tonminerale in Polymere einarbeiten zu können, mussten sie zunächst gezielt vorbehandelt werden. Bei den für die Forschungsarbeiten am IPF ausgewählten Schichtsilikaten, speziell Montmorilloniten, wurde dafür ihr hohes Ionenaustauschvermögen genutzt, das sich daraus ergibt, dass zwei Tetraeder-Schichten über Ionen in einer Zwischenschicht elektrostatisch miteinander verbunden sind. Mittels Quellung oder Austausch der Calzium- oder Natrium-Kationen in den Zwischenschichten gegen langkettige organische Amine werden die Schichten aufgeweitet und der mineralische Füllstoff mit dem organischen Polymer verträglich gemacht.

Wird das so modifizierte Mineral dann der Kunststoffschmelze in einem industriell üblichen Verarbeitungsprozess im Extruder zugesetzt, kann es - bei Auswahl geeigneter Vearbeitungsparameter - gleichmäßig als einzelne Partikel im Nanometerbereich in der Kunststoffmatrix verteilt werden und mit dem Kunststoff eine feste chemische Bindung eingehen. Beides ist erforderlich, um eine langzeitstabile Verstärkung des Kunststoffs zu erreichen und um die Qualität des Erscheinungsbildes, ggf. die Transparenz, des Kunststoffbauteils nicht zu beeinträchtigen.

Sowohl hinsichtlich der chemischen Modifizierung als auch der Anpassung und Optimierung der Verarbeitungstechnologie zur Herstellung von Nanokompositen von Schichtsilikaten mit unterschiedlichen, industriell weit verbreiteten Polymeren, z.B. Polypropylen, Polyamid, und Polyester, wurden durch die Preisträger wegbereitende Arbeiten geleistet.

Die Preisverleihung findet am 14. November 2008, 13.00 Uhr im Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V., Hohe Str.6, 01069 Dresden, statt.

Kerstin Wustrack | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipfdd.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen
06.12.2016 | Technische Universität Clausthal

nachricht Fraunhofer WKI koordiniert vom BMEL geförderten Forschungsverbund zu Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen
05.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut WKI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie