Know-how für multifunktionale, energieeffiziente und ressourcenschonende Kunststoffmaterialien

Auf der weltweit bedeutendsten Kunststoffmesse, der K 2013 vom 16. bis 23. Oktober 2013 in Düsseldorf, ist das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) erneut mit einem eigenen Stand (Halle 7.0 C06) vertreten.

In diesem Jahr erstmals eingebettet in einen Science Campus werden Know-how und aktuelle Ergebnisse aus der anwendungsorientierten Grundlagenforschung des IPF präsentiert, die der Kunststoffindustrie den Weg zu interessanten Innovationen hinsichtlich Multifunktionalität von Materialien, Energieeffizienz und Ressourcenschonung öffnen.

Vorgestellt werden neue polymere Additive zur Antistatik-Ausrüstung von Duromeren und SMC (sheet moulding compounds), mittels derer die z.B. für elektrostatische Lackierung und für Anwendungen in der Elektronik nötigen antistatischen Eigenschaften bei Kunststoffbauteilen ohne Einbußen bei mechanischen Eigenschaften, Verarbeitungsverhalten und Transparenz dauerhaft und zudem preiswert eingestellt werden können (Bild 2).

Zur Verbesserung der Lackierbarkeit von SMC, das als Leichtbaumaterial unter anderem im Fahrzeugbau auf dem Vormarsch ist, wurde ein neues Konzept zum Patent angemeldet, das auf einer Elektronenbehandlung der SMC-Teile beruht. Komplette Aushärtung, Abstellung des Ausgasens und Oberflächenfunktionalisierung und -hydrophilierung infolge der Elektronenbehandlung optimieren Benetzung, Verlauf und Haftfestigkeit der Beschichtung und minimieren die derzeit noch sehr hohe Defektanfälligkeit von SMC in Beschichtungsprozessen.

Weitere innovative Ansätze aus dem IPF betreffen Textilien und Folien mit integrierten Sensorfunktionen sowie thermoplastische und elastomere Nanocomposite, in denen neue Eigenschafts- und Funktionskombinationen realisiert werden – mit Anwendungspotential unter anderem für neue Generationen etwa von flammfesten, wärmeformbeständigen oder elektrisch leitfähigen Kunststoffen und für Autoreifen mit besseren Fahreigenschaften, geringerem Verschleiß und höherer Umweltfreundlichkeit.

Angeboten werden darüber hinaus innovative Lösungen zur Verbesserung der Haftfestigkeit in Werkstoffverbunden (u. a. Kunststoff-Kunststoff, Kunststoff-Metall). Durch die Zusammenführung der interdisziplinären Kompetenzen des Instituts auf den Gebieten der Grenzflächenphysik und -chemie einerseits sowie der umfassenden ingenieurwissenschaftlichen Expertise zur Kunststoffverarbeitung andererseits können während des Montage- bzw. Mehrkomponentenspritzgießens gezielte Grenzschichtmorphologien (Bild 1) erzeugt oder chemische Reaktionen initiiert werden. Stoffschlüssige Bindungen gepaart mit optimaler Morphologie in der Grenzschicht führen im Werkstoffverbund zu bestmöglichen Hafteigenschaften und tragen so wesentlich zur Stabilität unter den vielfältigen Belastungen im Einsatz bei.

Das IPF ist eines der größten Polymerforschungsinstitute in Deutschland. Seine Aktivitäten sind fokussiert auf die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen für die Entwicklung von multifunktionalen polymeren Funktionsmaterialien und Polymerwerkstoffen mit neuartigen oder verbesserten Eigenschaften sowie die Kombination der Materialentwicklung mit innovativen und nachhaltigen Herstellungs- und Verarbeitungstechnologien. Die das IPF auszeichnende Kombination von natur- und ingenieurwissenschaftlicher Kompetenz und die moderne Geräte- und Anlagentechnik ermöglichen eine ganzheitliche materialwissenschaftliche Forschung von der Synthese und Modifizierung polymerer Materialien, über die Charakterisierung, theoretische Durchdringung, Verarbeitung und Prüfung bis zur Steuerung der Eigenschaften von Polymermaterialien, Biomaterialien und Verbundwerkstoffen durch gezielte Grenzflächengestaltung. Dadurch können Fragestellungen und Anforderungen an neuartige und verbesserte Polymermaterialien bis zur Überführung in ein wirtschaftlich genutztes Produkt begleitet werden.