Herstellung von temperaturbeständigen, recycelten PET/PBT-Partikelschaumstoffen und Aufklärung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen beim Schäumen und Schweißen.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel, seit 2/2023
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456088221

Das Ziel des Gemeinschaftsprojekts zwischen dem Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe der Universität Bayreuth und dem Fachbereich Metallurgie und Werkstofftechnik der Technischen Universität Istanbul besteht in der Entwicklung von Partikelschäumen aus recycelten Poly(ethylenterephthalat) (rPET)/Poly(butylenterephthalat (PBT) Blends (noch nicht etabliert) mit Hilfe eines umweltfreundlichen physikalischen Treibmittels (CO2). Dabei soll der Einfluss der Kristallisationskinetik und der rheologischen Eigenschaften der Blendsysteme (mit und ohne Verwendung verschiedener chemischer Modifikatoren) auf die Verarbeitbarkeit und die Schäumungsmechanismen der entwickelten Partikelschäume umfassend untersucht werden. Obwohl die Verwendung von Partikelschäumen aus rPET/PBT-Blends aufgrund ihrer Verträglichkeit und Kristallisationstemperaturunterschiede für verschiedene technische Anwendungen (bei denen eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist) sehr vorteilhaft sein könnte, sind Partikelschäume dieser Blends noch nicht etabliert. Das Projekt umfasst die folgenden Arbeitsschritte (1) Formulierungsentwicklung für Partikelschäume und grundlegende Untersuchungen zu den rheologischen, molekularen und thermischen Eigenschaften der Materialien, (2) chargenweises Schäumen mit einem Autoklaven-Schäumverfahren und grundlegende Untersuchungen zum Einfluss von Materialformulierungen und Verarbeitungsparametern (d.h. Sättigungsdruck, Temperatur und Zeit) auf das Schäumverhalten der Proben. Die Ergebnisse dieser grundlegenden Studien werden zur Herstellung von Partikeln im kontinuierlichen Extrusionsprozess (mit Unterwassergranulierung) und zur Charakterisierung der Partikelschäume sowie (4) zum Verschweißen mit einem Formteilautomaten und zur Untersuchung der Verschweißqualität hernagezogen. Das grundlegende wissenschaftliche Ziel besteht darin, das Kristallisationsverhalten von rPET/PBT-Blends während des Partikelschaumprozesses zu kontrollieren und korrelative Beziehungen zu den endgültigen Schäum- und Schweißergebnissen zu erarbeiten. Der Einsatz von rPET-Produkten ist für den Umweltschutz von großer Bedeutung und stellt ein effektives und effizientes Mittel zur Rückgewinnung und Wiederverwendung der Energie und Ressourcen seiner Rohstoffe dar. Das Extrusionsschäumen von recyceltem PET und PBT stellt jedoch aufgrund der geringen Schmelzfestigkeit mehrere Herausforderungen dar, weshalb diese Blends chemisch modifiziert werden müssen, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Daher werden rPET/PBT-Blends systematisch chemisch mit verschiedenen Kettenverlängerern modifiziert, um die rheologischen Eigenschaften und damit die Schmelzeigenschaften dieser Polymere zu verbessern. Das Blenden von rPET und PBT leitet sich aus der Idee ab, dass zwei Polymere mit unterschiedlicher Kristallisationskinetik das Kristallisationsverhalten und die erwünschte Bildung eines doppelten Schmelzpeaks beeinflussen können, was für das Schmelzverhalten vorteilhaft sein könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Türkei
• Partnerorganisation: TÜBITAK The Scientific and Technology Research Council of Turkey
• Kooperationspartner: Professor Dr. Reza Nofar
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Altstädt, bis 1/2023