Entwicklung neuartiger Verarbeitungshilfsmittel zur Unterdrückung des Sharkskin-Effekts bei der Extrusion von metallocenkatalysierten Polyethylenen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Natur finden sich zahlreiche Beispiele für die Anwendung viskoelastischer Gleitmittel, z. B. in den Gelenken der Knochen (Gelenkflüssigkeit), die hervorragende Ergebnisse bei der Senkung der Gleitreibung erzielen. Überhaupt ist es bemerkenswert, wie häufig der Gleiteffekt in der Natur angetroffen werden kann. Menschliche Technologien unterscheiden sich sehr stark von den natürlichen. Aufgrund der historischen Entwicklung der Technik werden sehr häufig fluorierte Polymere als Werkstoffe für Lager eingesetzt und dominieren wiederum bei der Verwendung externer Gleitmittel als Kunststoffverarbeitungsmittel (Polymer Processing Additives; PPA) bei der Extrusion von Polyolefinen. Konventionelle PPA aus fluorierten Polymeren sind nicht nur teuer, sondern haben als Hauptproblem, dass deren Verwendung nicht umweltschonend ist. Insbesondere die Herstellung, aber auch das Recycling von Polymer-Blends mit fluorierten PPA generiert fluorhaltige Gase. Diese tragen zur Zerstörung der Ozonschicht unseres Planeten bei und sie sind potenziell giftig und krebseregend. Über die Adaption der Idee der viskoelastischen Schmierstoffe aus der Natur wurden im Rahmen des Projekts neuartige PPAs entwickelt, die kein Fluor enthalten, deutlich preiswerter und vor allem nicht umweltschädlich sind. Diese bieten vielfältige wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten und entsprechende Anwendungen werden z.Zt. von uns in Zusammenarbeit mit der einschlägigen Industrie geprüft. So erfüllen derartige PPAs in den meisten Fällen sogar die Bestimmungen, die beim Kontakt mit Pharmazeutika und Lebensmitteln gestellt werden. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass der Gleiteffekt bei niedrigeren Temperaturen mit den von uns entwickelten PPAs sogar effizienter ist als bei höheren Temperaturen. Die Extrusion von Polyolefinen bei niedrigeren Temperaturen mit den neuartigen PPAs bietet eine potenzielle Steigerung der Produktivität bei geringeren Energiekosten beispielsweise bei der Herstellung von Polymerfilmen durch Folienblasen und -gießen sowie bei der Extrusion von Rohren mit großem Durchmesser und dem Blasformen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Silanols cured by borates as lubricants in extrusion of LLDPE. Impact of elasticity of the lubricant on sliding friction. Rheol. Acta 46 (2007) 741-754
Kulikov, O.; Hornung, K.; Wagner, M.H.
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Novel processing additives for extrusion and injection moulding of polymers. Chapter 15 in Advances in polymer processing: macro-to nano-scales. Editors: S. Thomas, W. Yang; Woodhead Publishing Ltd (2009), ISBN 1-84569-396-5
Kulikov, O.; Hornung, K.; Wagner, M.H.
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Thermoplastische Elastomere als neuartige Additive für die Kunststoffverarbeitung. Dissertation, TU Berlin (2009)
Müller, M.
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Low Viscous Hydrophilic Processing Additives for Extrusion of Polyethylene at Reduced Temperatures, Polymer Engineering & Science, Volume 50, No. 6, pp. 1236-1252 (2010)
Kulikov, O.; Hornung, K.; Wagner, M.H.
