• Zur Hauptnavigation springen
  • Zum Inhalt springen
  • Zur Seitenspalte springen
  • Zur Fußzeile springen

Österreichische Kunststoffzeitschrift

Ihr Fachmagazin für Industrie und Forschung

  • Zeitschrift
    • Mediadaten
    • Themen 2025
    • Abonnement
    • Archiv
  • Kunststoff.direct
  • Messekalender
  • Stellenmarkt
    • Stellenangebote
    • Stellengesuche
  • Impressum
  • News-Archiv
    • 2017
    • 2018
    • 2019
    • 2020
    • 2021
    • 2022
    • 2023
    • 2024

Schnelle Verarbeitungsstabilisierung von Kunststoffen

6. Juni 2023 von Birgit Fischer

Das Fraunhofer LBF sieht in der Online-Rheologie eine vielversprechende Mehtode für die schnelle Verarbeitungsstabilisierung von Kunststoffen. Mittels eines entsprechenden KI-gestützten Systems bietet sie Potenzial für eine chargenangepasste Nachstabilisierung in Echtzeit bei der Rezyklatgewinnung.

Schema des Versuchsaufbaus mit Doppelschneckenextruder und Online-Rheometer. | Grafik: Fraunhofer LBF
Schema des Versuchsaufbaus mit Doppelschneckenextruder und Online-Rheometer. | Grafik: Fraunhofer LBF

Kunststoffe als organische Substanzen degradieren in Gegenwart von Sauerstoff. Diese Autooxidationsprozesse finden z. B. während der Schmelze-Verarbeitung statt. Durch das Einbringen von Antioxidantien lassen sich die Oxidationsvorgänge zielgerichtet verlangsamen. Erst dies ermöglicht die Herstellung von Gebrauchsgegenständen durch den Spritzgussprozess. Bei einer Formulierungsentwicklung muss der optimale Anteil an Antioxidantien bisher in langwierigen Versuchsreihen ermittelt werden.

Antioxidantien

Organische Verbindungen, wie Kunststoffe, unterliegen der Autooxidation. Dabei handelt es sich um eine radikalische Kettenreaktion mit dem Luftsauerstoff, die durch Wärme oder Licht initiiert wird und zur langsamen Oxidation der Verbindungen führt. Eines der reaktivsten Spezies in den Kettenreaktionen ist das OH-Radikal. Dieses und ähnlich reaktive Radikale werden durch primäre Antioxidantien abgefangen. Der Angriff des OH-Radikals auf organische Substanzen führt zusammen mit dem O2-Molekül zur Bildung von sog. Hydroperoxiden. Aus letzteren werden in Nachfolgereaktion OH-Radikale neu gebildet. Sekundäre Antioxidantien deaktivieren Hydroperoxide so, dass keine Neubildung von OH stattfindet. Zur bestmöglichen Stabilisierung sind somit zwei Typen von Antioxidantien erforderlich. Sie wirken synergistisch. Das primäre Antioxidans enthält häufig phenolische Strukturen, während es sich bei dem sekundären z. B. um ein organisches Phosphit handelt. In dem für aktuelle Untersuchungen am Fraunhofer LBF ausgewählten marktverfügbaren Verarbeitungsstabilisator sind die beiden Antioxidantien zu gleichen Anteilen enthalten.

Untersuchungen zur Verarbeitungsstabilisierung

Handelsübliche Neuware-Kunststofftypen sind ab Werk mit entsprechenden Stabilisatorpaketen gebrauchsfertig ausgerüstet. Bei der Entwicklung neuer Kunststoffcompounds muss vor dem Hintergrund von Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit die optimal hinzuzufügende Menge an Verarbeitungsstabilisatoren gezielt ermittelt werden. Ebenso bei Altkunststoffen in Wertstoffströmen, die zur Herstellung von Rezyklaten eingesetzt werden. Hier sind die Stabilisatoren in unterschiedlichem Maß verbraucht. Für die Compoundierung des Mahlguts zu Rezyklaten und deren Weiterverarbeitung, z. B. im Spritzgussprozess, kommt es darauf an, die Stabilisatoren in Anteilen genau passend zu den Kunststofftypen und deren Alterungszustand hinzu zudosieren. Bisher werden Compounds mit unterschiedlichen Anteilen der Antioxidantien in Form von Konzentrationsreihen hergestellt. Diese werden dann mittels verschiedener Tests, wie z. B. Messung der Volumenfließrate (MVR, DIN 1133-1), offline charakterisiert. Belastbare Ergebnisse erhält man somit erst nach dem Compoundierschritt.

Online-Charakterisierung bietet neues Potenzial

Forschende am Fraunhofer LBF verfolgen aktuell den Ansatz, bereits während der Compoundierung online die Schmelze zu charakterisieren, um sofort Aussagen über die Wirksamkeit der aktuellen Stabilisatorzugabe zu gewinnen. Hierzu werden mit einem Online-Rheometer, welches hinter den Schneckenspitzen an einen Doppelschneckenextruder angeflanscht ist, die Fließkurven sowohl der Scher- als auch der Dehnviskosität gemessen. Erste Untersuchungen wurden an einem wenig stabilisierten Neuware Polypropylen (PP) durchgeführt. Dabei wurde für ausgewählte Drehzahlen die Menge an zudosiertem Stabilisator variiert. Der verringerte prozessbedingte Abbau spiegelt sich sofort in einem Anstieg der Viskosität in den Fließkurven wider. Ab einem bestimmten Additivanteil kommt es zu keiner weiteren Viskositätszunahme. Damit ist für die vorliegenden Prozessbedingungen die Grenzkonzentration des Stabilisators erreicht, oberhalb derer sich keine weitere Verbesserung erzielen lässt.

Fließkurven der Scherviskosität bei unterschiedlichem Stabilisatoranteil („Stab“). | Grafik: Fraunhofer LBF
Fließkurven der Scherviskosität bei unterschiedlichem Stabilisatoranteil („Stab“). | Grafik: Fraunhofer LBF

Mittels Online-Rheologie erhalten Compoundeure also unmittelbar Informationen zur Auswirkung eines Prozess-Stabilisators. Hinzu kommt, dass sich die Fließkurven zwischen den einzelnen Kunststoffen unterscheiden, sie beinhalten somit einen wesentlich höheren Informationsgehalt als der einzelne numerische Wert einer MVR-Messung. Zusätzlich können die Fließkurven der Dehnviskosität mit in die Auswertung einbezogen werden. Mittels eines entsprechenden KI-gestützten Systems bietet die Online-Rheologie das Potenzial für eine chargenangepasste Nachstabilisierung in Echtzeit bei der Rezyklatgewinnung.

Kategorie: Forschung, News Stichworte: Antioxidantien, Fraunhofer LBF, Rheometer, Spritzguss, Verarbeitungsstabilisierung

Weitere Nachrichten

Schwarzbatches für PLA & PETG im 3D-Druck

Die GRAFE GmbH hat ihr Portfolio für den 3D-Druck deutlich erweitert und präsentiert drei neue Schwarzbatches auf Basis von PLA und PETG. Diese Materialien zählen zu den meistgenutzten im additiven … [Weiterlesen...] ÜberSchwarzbatches für PLA & PETG im 3D-Druck

7LYTIX wird Teil der KEBA Group

Die KEBA Group mit Sitz in Linz übernimmt den insolventen oberösterreichischen KI-Spezialisten 7LYTIX. Im Rahmen der Vereinbarung werden alle Mitarbeitenden und Unternehmenswerte übernommen. Mit … [Weiterlesen...] Über7LYTIX wird Teil der KEBA Group

Way2K-Interview: Jörg Stech über Effizienz in der Kunststoffbranche

Im Way2K-Interview auf dem Weg zur K 2025 gibt Jörg Stech, Vorsitzender der Geschäftsführung bei KraussMaffei Technologies, Einblicke in aktuelle Entwicklungen der Branche. Neben Effizienz und … [Weiterlesen...] ÜberWay2K-Interview: Jörg Stech über Effizienz in der Kunststoffbranche

ENGEL unterstützt TH Rosenheim mit Hightech

Die Technische Hochschule Rosenheim setzt in Forschung und Lehre auf nachhaltige Lösungen – unterstützt von ENGEL. Mit einer neuen Spritzgießzelle können Materialien aus recycelten Kunststoffen und … [Weiterlesen...] ÜberENGEL unterstützt TH Rosenheim mit Hightech

Seitenspalte

Suche

Messekalender

Juni 12
12. Juni - 13. Juni

TECH.CON 2025

Sep. 3
3. September - 4. September

PHA World Congress 2025

Sep. 17
Ganztägig

Kunststoffenbeurs 2025

Sep. 22
22. September - 24. September

Renewable Materials Conference 2025

Okt. 8
8. Oktober - 15. Oktober

K Messe 2025

Kalender anzeigen

Newsletter

  • Newsletter Anmeldung
  • Newsletter-Archiv

Die aktuelle Ausgabe

NEUERSCHEINUNG

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Lebensmittel-&Biotechnologie

  • Kupferkatalysator ermöglicht Isotopenmarkierung bei Normaldruck
    am 21. Mai 2025 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Ein neuer Kupferkatalysator der TU Chemnitz und Universität Innsbruck erlaubt die Hydrierung reaktionsträger Gruppen bei 1 bar. Die chemische Reaktion kann gezielt an sogenannten Enamiden erfolgen, die häufig in bioaktiven Molekülen vorkommen. […]

  • BASF Coatings bringt nachhaltige Reparaturlacke nach Nordamerika
    am 21. Mai 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    BASF Coatings bringt 2025 nachhaltige Reparaturlacke nach Nordamerika nach erfolgreicher Einführung in Europa und Asien. Die biomassenbilanzierten Produkte unterstützen die Reduktion von CO₂-Emissionen und fördern eine klimafreundlichere […]

  • Indoor-Systeme für neue Proteinquellen der Zukunft
    am 19. Mai 2025 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Das Leitprojekt »FutureProteins« der Fraunhofer-Gesellschaft erforscht neue, nachhaltige Proteinquellen für die Lebensmittelproduktion. Im Mittelpunkt stehen innovative Indoor-Anbausysteme, die eine ganzjährige, standortunabhängige Gewinnung […]

  • Zellulose aus Windeln erfolgreich abgebaut
    am 19. Mai 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Ein Forschungsteam am NMI hat im Rahmen des Projekts Encycling eine Methode entwickelt, Zellulose aus Windeln enzymatisch abzubauen. Durch die Zugabe von Kalziumchlorid wird der Superabsorber deaktiviert, sodass Enzyme die Zellulose gezielt in […]

  • Recycling kritischer Metalle aus Wasserstoff-Elektrolyseuren
    am 16. Mai 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Forschende am HIF entwickeln ein Verfahren, das bis zu 90 % kritischer Metalle aus Wasserstoff-Elektrolyseuren zurückgewinnt. Im Fokus steht nun die Überführung des Verfahrens in skalierbare Prozessketten, die sich flexibel an künftige […]

  • Dampferzeuger smart steuern
    am 16. Mai 2025 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Forschende der TH Köln entwickelten eine Software zur einfachen Integration modularer Dampferzeuger in Leitsysteme. Durch standardisierte Schnittstellen, Wartungsmodelle und virtuelle Sensorik wird der Betrieb effizienter und unabhängiger vom […]

  • Ezycompost – heimkompostierbares Papier für Lebensmittelverpackungen
    am 14. Mai 2025 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Metpack bietet mit Ezycompost ein heimkompostierbares Papier für Lebensmittelverpackungen, beschichtet mit dem BASF-Biopolymer ecovio. Das Papier lässt sich vielseitig für Becher, Schalen oder Verpackungsfolien einsetzen und erfüllt zugleich die […]

  • Start für OMVs grüne Wasserstoffproduktion
    am 14. Mai 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    OMV hat in Schwechat eine Anlage zur Produktion von bis zu 1.500 Tonnen grünem Wasserstoff jährlich in Betrieb genommen. Der grüne Wasserstoff dient zur Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe und spart jährlich bis zu 15.000 Tonnen […]

  • BASF stellt europäisches Amine-Portfolio auf 100 % Ökostrom um
    am 12. Mai 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Seit Mai 2025 stellt BASF die Amine-Produktion an den Standorten Ludwigshafen und Antwerpen schrittweise auf Ökostrom um. Durch diese Maßnahme wird eine jährliche CO₂-Einsparung von rund 188.000 Tonnen gegenüber dem Jahr 2020 angestrebt. Der […]

  • GEA NEXUS senkt Energieverbrauch in der Lebensmittelindustrie
    am 12. Mai 2025 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    GEA NEXUS vereint Kälte- und Wärmetechnik zu einem energieeffizienten Gesamtsystem für die Lebensmittelverarbeitung. Energieeinsparungen von bis zu 30 % und signifikante CO2-Reduktionen machen die Lösung für Neu- und Bestandsanlagen […]

Footer

Zeitschrift

  • Impressum
  • Datenschutz
  • Wer.Was.Wo

WelkinMedia Fachverlag

  • Österreichische Chemie Zeitschrift
  • Lebensmittel-&Biotechnologie
  • labor.at
  • WelkinMedia

Copyright © 2025 · WelkinMedia Fachverlag