12.07.2022 Modifizierung von styrolbasiertem TPE mit Kurzfasern

An der Schnittstelle zwischen Thermoplasten und vulkanisierten Kautschuken vereinen TPE das Beste beider Welten: Als Mehrphasensysteme bestehen sie aus einer thermoplastischen Hartphase und einer elastomeren Weichphase, was ihnen gummiähnliche Eigenschaften, gepaart mit leichter Verarbeitbarkeit und Recyclingfähigkeit, verleiht. Andererseits machte es diese Schnittstellenposition den TPE bislang schwerer, ein Profil als eigenständige Werkstoffklasse zu etablieren. Hier unterstützt das TPE-Forum aktiv, mit dem Ziel, eine schärfere Wahrnehmung des Werkstoffs und seiner besonderen Eigenschaften in den einzelnen Märkten zu erreichen. Neben der Erweiterung des Bekanntheitsgrades von TPE wirken die Mitglieder des Forums bei der Erstellung werkstoffgerechter Normen und Richtlinien in nationalen und internationalen Gremien mit und verbessern die Vergleichbarkeit von Werkstoffkenndaten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der adressatengerechten Vermittlung von Wissen durch spezielle TPE-Fortbildungsmaßnahmen, Fachkonferenzen und Tagungen sowie durch die Schaffung eines TPE-Experten-Netzwerks. Zudem identifizieren die Mitglieder Forschungsbedarfe und setzen entsprechende Projekte auf.

So wurde beispielsweise Anfang 2022 am SKZ ein spezifisch auf TPE ausgerichtetes Forschungsvorhaben abgeschlossen. Anwendungsorientiert wurde dabei untersucht, wie TPE durch die Zugabe von geringen Mengen nichtstarrer Fasern so modifiziert werden können, dass sie sich im Rückstellverhalten nach Belastung unter Temperatur und der dynamischen Belastbarkeit deutlich von konventionellen TPE abheben. Durch eine solche Modifizierung konnten in Voruntersuchungen mit vernetzten Elastomeren erhebliche Veränderungen im viskosen, mechanischen und thermischen Verhalten erzielt werden, die eine höhere mechanische und thermische Einsatzgrenze erlaubten. Um diese Vorteile auch für TPE auszunutzen, wurden im Projekt mit und bei Compoundierbetrieben technisch umsetzbare Lösungen erarbeitet, um textilen Kurzschnitt gleichmäßig mittels Zweischneckencompoundierung zu verteilen und die Fasern in der thermoplastischen Matrix zu vereinzeln. Zudem wurde die Haftung zwischen der textilen Faser und der TPE-Matrix durch den Einsatz von Additiven untersucht. Als Ergebnis konnte neben der Darstellung wissenschaftlicher und anwendungstechnischer Grundlagen eine Beispielrezeptur eines TPE auf Styrolbasis (TPS) mit 2 Gewichts% Polyester-Fasern verifiziert werden, die deutliche Vorteile beim Druckverformungsrest unter hohen Temperaturen aufweist. Dieses Compound erweist sich zudem unter Temperatur und Last als mechanisch widerstandsfähiger und kann gleichzeitig alle technisch geforderten Eigenschaften an Flexibilität, Dynamik und Härte erfüllen, welche auf Kosten einer Modifizierung nicht verändert werden durften.

Das Vorhaben 20837 BG der Forschungsvereinigung FSKZ e. V. wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e. V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.