Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung eines energieeffizienten Mahlverfahrens zur Erzeugung von funktionalisiertem Talkum mit hohem Fl\u00e4chen-Kanten-Verh\u00e4ltnis (Aspect Ratio)\u201c <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde entsprechend den urspr\u00fcnglichen Planungen in mehreren Etappen durchgef\u00fchrt: <\/p>\n
1. Anforderungsanalyse: Erstellung eines Pflichtenheftes anhand von Anforderungsprofilen bzw. Spezifikationen f\u00fcr die unterschiedlichen Produkteinsatzbereiche
\n2. Entwicklung und Charakterisierung der spezifischen Mahlanlagenparameter auf die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung und die Produkteigenschaften unter Produktionsbedingungen
\n3. Entwicklung und Erforschung des Zerkleinerungsprozesses durch Rohstoffauswahl, Formulierungen und chemische Additive auf Laborebene \/ Analytische Untersuchung und Bewertung der Versuchsprodukte
\n4. Entwicklung einer prototypischen Verfahrenstechnologie aus den Ergebnissen der Voruntersuchungen bzw. Produktionsversuche \/ Analytische Untersuchung und Bewertung der Testprodukte
\n5. Entwicklung eines Optimierungskonzeptes und \u00dcbertragung der Versuchsergebnisse in die Produktion
\n6. Durchf\u00fchrung von Testversuchen bei Kundenanwendungen und Verifizierung der Endproduktergebnisse
\n7. Redesign der Produktionsergebnisse und Evaluierung der Produkteigenschaften
\n8. Projektbegleitende Dokumentation\/Abschlussbericht <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Ausgehend von der Annahme, dass f\u00fcr eine Optimierung der Wechselwirkung von F\u00fcllstoff und Polymer systemabh\u00e4ngig unterschiedliche Oberfl\u00e4chenmodifikationen des Talkums erforderlich sind, ist die Grundvoraussetzung hierf\u00fcr die Definition der Polymermatrix, in der der funktionalisierte F\u00fcllstoff eingesetzt werden soll. Die Anforderungen an die Produktqualit\u00e4t bei Talkum ist jedoch von den Anwendungen abh\u00e4ngig. Dies wurde bei den Kundengespr\u00e4chen best\u00e4tigt. Dabei betrifft das Interesse der Hersteller von Kunststoffcompounds als Gro\u00dfabnehmer vor allem kosteneffiziente Produkte. Im Zuge der Belieferung einzelner Kunden mit Versuchsprodukten ergaben sich allerdings immer weitere Anforderungen, die auch weitere Investitionen und Anlagenumbauten zur Folge hatten. Dabei betrafen die Forderungen nicht nur qualit\u00e4tsbezogene Kriterien, sondern stellten auch an die Logistik neue Anforderungen die gleichzeitig die Qualit\u00e4t der Produkte betrafen: F\u00fcr den Eintrag des mikronisierten Talkums in gr\u00f6\u00dferen Mengen wurden daher ebenso wie f\u00fcr die Verpackung zum Verkauf als Sackware eine Kompaktierung erforderlich.
\nPrinzipiell stellt die Compoundierung mit dem Verfahren von NobelMin einen im Wettbewerb stehenden Prozess dar, durch den die Wechselwirkung von F\u00fcllstoff und Polymer modifiziert werden kann. Vor dem Hintergrund der Optimierung von Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung, Dispergierbarkeit und Funktionaler Wechselwirkung in der Polymerphase des Compounds ist die Zugabe von Additiven in den Compoundierextrudern aber deutlich weniger geeignet: die Zus\u00e4tze m\u00fcssen Schmelzen, viskos spreiten und im Polymer l\u00f6slich sein, um in der kurzen Zeit im Extruder eine optimale Verteilung zu erreichen. Im Gegensatz dazu ist die Additivierung und Funktionalisierung des Talkums in dem von Nobelmin angewandten Mahlverfahren deutlich effizienter. <\/p>\n
Weitere Anforderungen von Kunden zur Thematik der Produktsensorik wurden aufgeworfen und analytische Probleme zum Gehalt an ges\u00e4ttigten und unges\u00e4ttigten bzw. aromatischen Kohlenwasserstoffen (MOSH\/MOAH) mussten gel\u00f6st werden.
\nDie Fragen und Thematik der Qualit\u00e4t des Aspekt-Verh\u00e4ltnisses und der Relevanz der \u00d6lzahl, der Nasswei\u00dfe und Opazit\u00e4t sind auch bis heute noch nicht abschlie\u00dfend gel\u00f6st. <\/p>\n
F\u00fcr die Produktion wurden im Rahmen des Projektes die Rohstoffqualit\u00e4ten eines Lieferanten aus Indien ausgew\u00e4hlt und zertifiziert. Die Talkumqualit\u00e4t ist asbestfrei und besitzt h\u00f6chste Wei\u00dfe und Reinheit. Vor dem Hintergrund bestehender Kundenanfragen und Produktlieferungen wurde das Polypropylen Moplen 2000 als Matrix f\u00fcr die Compoundherstellung ausgew\u00e4hlt. Die hierf\u00fcr vorgesehenen Talkumqualit\u00e4ten sind Produkte mit einer Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung von D98 < 5 \u00b5m und d50 > 1,5 \u00b5m, wie auch die etwas gr\u00f6beren Produktqualit\u00e4ten mit einem d98 < 8 \u00b5m und einem d50 < 2,5 \u00b5m. Als Qualit\u00e4tskriterien wurden Festigkeit und Elastizit\u00e4tsmodul (alle industriellen Bereiche), Kratzbest\u00e4ndigkeit (Automobilindustrie), Lackhaftung (Automobilindustrie) und Oberfl\u00e4chengl\u00e4tte (Haushaltsger\u00e4teindustrie) zugrunde gelegt. Vor dem Hintergrund der Energieeffizienz war neben der Oberfl\u00e4chenfunktionalisierung im Hinblick auf die Dispergierung und oberfl\u00e4chenchemisch-physikalische Einbindung von Talkum in der Polymermatrix die Minimierung der spezifischen Mahlenergie ein Ziel des Projektes. Hierzu wurden zahlreiche Versuche zusammen mit dem Institut f\u00fcr Kunststofftechnologie (IKT) der Universit\u00e4t Stuttgart in mehreren Stufen durchgef\u00fchrt: Talkummodifikation \u2013 Compoundherstellung \u2013 Pr\u00fcfteilspritzguss - Probeteiltestung. In Zusammenarbeit mit dem Additivzulieferer Evonik konnte eine weitere Versuchsserie zur Modifikation der Talkum-Polymer-Wechselwirkung durchgef\u00fchrt werden. Die Ergebnisse der Versuche wurden in einem Abschlussbericht ausf\u00fchrlich dokumentiert. \n\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDie M\u00f6glichkeiten des Einsatzes derartig modifizierter Talkum-Qualit\u00e4ten zur Optimierung der Funktionalit\u00e4t von Polymercompounds wurde in einer Vielzahl von Gespr\u00e4chen und Kontakten mit Kunden und potenziellen Kunden diskutiert. In einigen F\u00e4llen haben sich bereits Entwicklungskooperationen ergeben, so z.B. mit der Fa. S\u00fcdpack (gro\u00dfer Hersteller von Verpackungen auf Kunststoffbasis f\u00fcr funktionale Packstoffe mit verbesserter Funktionalit\u00e4t und Rezyklierbarkeit), der Fa. Evonik (f\u00fcr die Herstellung modifizierter Talkumqualit\u00e4ten zur Verbesserung der Kratzfestigkeit von Kunststoffoberfl\u00e4chen), mit der Fa. Hofmann Minerals zur Herstellung modifizierter Talkum-Qualit\u00e4ten zur verbesserten Verankerung der Pigmentpartikel in einer maleinierten Polypropylen-Kunststoffmatrix etc.\n\n\nFazit\n\nDie Oberfl\u00e4chenfunktionalisierung von Talkum beim Mahlprozess kann (wie in der Industrie auch bei anderen Mineralien) zu einer weitergehenden Funktionalisierung des Minerals eingesetzt werden. Dabei k\u00f6nnen einige der nachteiligen Eigenschaften des Talkums umgangen werden, ohne dass die speziellen Eigenschaften des Minerals beeintr\u00e4chtigt werden. Die beobachteten \u00c4nderungen umfassen dabei fast alle Bereiche der Produkt- und der Anwendungseigenschaften: \n \n\u2022\tDie Benetzbarkeit wird verbessert \n\u2022\tDie Dispergierbarkeit und die Verteilung wird vereinfacht \n\u2022\tDas Flie\u00dfverhalten wird anpassbar \n\u2022\tDie Kompaktierbarkeit wird besser (h\u00f6here Dichten werden erreichbar) \n\u2022\tDie Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung wird feiner \n\u2022\tDie Kompatibilit\u00e4t mit Polymeren wird besser (die Wechselwirkung der Partikel mit dem Polymer wird gesteigert) \n\u2022\tDie Viskosit\u00e4t der Polymercompounds wird ver\u00e4ndert \n\u2022\tDie Wei\u00dfe, F\u00e4rbung und Opazit\u00e4t der Polymercompounds \u00e4ndern sich \n \nDer hocheffizient verlaufende Mahlvorgang wird dabei nicht beeintr\u00e4chtigt, vielmehr wurden additivabh\u00e4ngig sogar weitere positive Einfl\u00fcsse auf das Mahlergebnis und Effizienzsteigerungen beobachtet. In dem Prozess kommt auch der gr\u00f6\u00dfte Vorteil der Modifikation in der M\u00fchle zum Tragen: die f\u00fcr die Modifikation einzusetzende Funktionalchemie ist so gut wie nicht beschr\u00e4nkt und es ist kein zus\u00e4tzlicher Trocknungsaufwand erforderlich. Mit funktionalen Polymeren modifizierte Produkte sind ebenso m\u00f6glich, wie das einfache Einbringen von geringsten Mengen an fl\u00fcssigen oberfl\u00e4chenaktiven Stoffen und Siliconen. \nDie trockene Modifikation erfordert keinen zus\u00e4tzlichen Trocknungsenergieaufwand und die hohen Scherenergien sorgen f\u00fcr eine h\u00f6chsteffiziente Verteilung der funktionalen Zus\u00e4tze bei geringsten Einsatzmengen. Weder f\u00fcr die Zus\u00e4tze noch f\u00fcr das Talkum sind zus\u00e4tzliche energieaufw\u00e4ndige Vor- oder Nachbehandlungen erforderlich (Cryomalung, Dispergierung, Emulgierung, Trocknung etc.). \nDie Palette der Modifikationen ist dabei nahezu unersch\u00f6pflich und es gilt hier nur die optimalen Kombinationen f\u00fcr die angestrebte Anwendung zu finden.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Entwicklung eines energieeffizienten Mahlverfahrens zur Erzeugung von funktionalisiertem Talkum mit hohem Fl\u00e4chen-Kanten-Verh\u00e4ltnis (Aspect Ratio)\u201c Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde entsprechend den urspr\u00fcnglichen Planungen in mehreren Etappen durchgef\u00fchrt: 1. Anforderungsanalyse: Erstellung eines Pflichtenheftes anhand von Anforderungsprofilen bzw. Spezifikationen f\u00fcr die unterschiedlichen Produkteinsatzbereiche 2. Entwicklung und Charakterisierung der […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[56,47,51,52,53],"class_list":["post-27158","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-baden-wuerttemberg","tag-klimaschutz","tag-ressourcenschonung","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"35284\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"125.000,00","dbu_projektdatenbank_firma":"NobelMin GmbH","dbu_projektdatenbank_strasse":"Bruderhalde 37 - 1","dbu_projektdatenbank_plz_str":"79856","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Hinterzarten","dbu_projektdatenbank_p_von":"2020-07-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2022-06-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"1 Jahr und 12 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"+49 7652 9198981","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Baden-W\u00fcrttemberg","dbu_projektdatenbank_foerderber":"169","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-35284_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27158","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27158\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":43745,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27158\/revisions\/43745"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27158"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27158"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27158"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}