20.04.2015

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TU Ilmenau: Neues Patent zur schonenden Verarbeitung und Veredlung von Biokunststoffen

Das Fachgebiet Kunststofftechnik an der Technischen Universität Ilmenau befasst sich seit seiner Gründung mit der Verbesserung des Prozessverständnisses im Bereich der Kunststoff verarbeiten Maschinen- und Anlagentechnik. Im Rahmen des BioPit Projektes wurden Verarbeitungsprozesse auf die Eignung zur Verarbeitung von Biokunststoffen entwickelt. Es hat sich dabei gezeigt, dass scherende und thermische Effekte die Eigenschaften des Biokunststoffes negativ beeinflussen. Insbesondere der Molekülkettenabbau sorgt für eine Verringerung der mechanischen Eigenschaften im Formteil. Das aus diesem Projekt entstandene Patent (DE 10 2012 105 090 B4) des Fachgebietes Kunststofftechnik an der Technischen Universität Ilmenau greift dies auf und mindert die scherenden und thermischen Belastungen aufgrund der Verringerung der Prozessschritte und Kontrolle der Verweilzeit.

Im konventionellen Herstellungsprozess sind Schritte, wie Extrusion ins Wasserbad, Granulierung der extrudierten Stränge und das erneute Aufplastifizieren in der Spritzgussmaschine üblich, um ein Formteil mit Füllstoffen herzustellen. Das neue Konzept auf Basis des InLine-Compounders lässt diese Schritte wegfallen. Das soll die Verweilzeiten und die scherenden und thermischen Einflüsse auf den Biowerkstoff reduzieren.

Das Problem bestehender InLine-Compounder liegt den Erläuterungen zufolge in der unkontrollierten Eingabe der Schmelze im vorderen Teil des Spritzgusszylinders. Hierbei werde in der Regel frisch aufplastifizierter Kunststoff mit Restschmelze aus den vorherigen Zyklen vermengt. Die Verweilzeit sei dabei nicht nachvollziehbar und die mechanischen Eigenschaften würden schwanken.

Die patentierte Neuerung an dem Verfahren ist der Einsatz des FIFO-Prinzips (First In First Out), wodurch ermöglicht wird, die Verweilzeit zu reduzieren und zu kontrollieren. Abweichend vom Stand der Technik wird die Kunststoffschmelze im hintersten Bereich des Spritzgusszylinders eingebracht und verdrängt die vorhandenen Reste in den vorderen Bereich des Zylinders. Restmaterial aus vorherigen Zyklen wird als erstes im nächsten Einspritzvorgang injiziert.

Das Patent ermöglicht eine geringere thermische und scherende Beanspruchung der Biokunststoffe und realisiert das Einbringen von Füllstoffen zur gezielten Eigenschaftsverbesserung. Die Erfindung wurde im Jahr 2014 mit der Silbermedaille der Internationalen Fachmesse "Ideen-Erfindungen-Neuheiten" in Nürnberg ausgezeichnet.

Über Fachgebiet Kunststofftechnik an der TU Ilmenau
Das Fachgebiet Kunststofftechnik wurde 2009 an der TU Ilmenau durch eine Stiftungsprofessur ermöglicht. Die ursprünglichen Stifter, Grafe Color Batch GmbH, die Ostthüringische Materialprüfungsgesellschaft mbH (OMPG), die Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH, der PolymerMat e.V.-Kunststoffcluster Thüringen, die damalige Plastverarbeitung Thüringen (heute MöllerTec Thüringen GmbH) und die Stiftung für Forschung und Technologie des Landes Thüringen (STIFT) waren mit der Intention an die TU Ilmenau herangetreten, eine einschlägige universitäre Kunststoffingenieurausbildung in Thüringen verfügbar zu haben und eine F&E Plattform für die ausgeprägt mittelständische regionale Kunststoffindustrie zu ermöglichen. Diesem Ansinnen wurde nachgekommen und am 01. Februar 2009 nahm der berufene Stiftungsprofessor Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Koch die Leitung des neu zu installierenden Fachgebiets Kunststofftechnik auf. Seit dem Bestehen des Fachgebiets wurden über 150 studentische Abschlussarbeiten betreut und gemeinsam mit der Industrie zahlreiche Forschungsvorhaben bearbeitet.

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