PO-Plastisole sind in reaktiven Dispersionsmitteln fein verteilte Polymerpartikel, die aus verschiedenen Polyolefinen, wie z.B. PE, EPDM oder Ethylen-1-Olefinen, hergestellt werden. Die Dispergierung der Polyolefine erfolgt ausgehend von handelsüblichen Granulaten, unter Verwendung reaktiver Dispergatoren auf Acrylat- und Methacrylatbasis mit Hilfe einer speziellen Temperaturführung. Mit verschiedenen Zusatzstoffen können Eigenschaftsmodifizierungen durchgeführt werden, um dem Anforderungsprofil einzelner Anwendungen gerecht zu werden. Die PO-Plastisole enthalten ein Initiatorsystem, das bei 120 - 250 °C zur radikalischen Vernetzung befähigt ist. Die Formgebung erfolgt über die flüssige bzw. pastöse Phase (Rakeln, Streichen, Gießen, Sprühen, Tauchen, Drucken, Spritzgießen), wie auch bei PVC-Plastisolen, so dass bei einer Umstellung von PVC- auf PO-Plastisole die wesentlichen Verarbeitungswerkzeuge weiter verwendet werden können. PO-Plastisole sind chlor-, weichmacher- und schwermetallfrei. Insgesamt stellen die PO-Plastisole eine ökonomische und ökologische Alternative zu den etablierten PVC-Plastisolen dar.

Aufgrund umfangreicher Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind inzwischen Grundrezepturen vorhanden für die Anwendung von:

• Tauchbeschichtungen
• Planen
• Fußbodenbelag
• Kunstleder
• Solarzellenverkapselungen
• Schaumstoffe
• Siebdruck
• Tapete
• Kfz-Unterbodenschutz
• und schwerer Korrosionsschutz

Ergebnis:
Mit dem entwickelten chlorfreien Plastisol auf PO-Basis liegt ein Material vor, dass
1. ökonomisch und technisch mit PVC vergleichbar und
2. ökologisch deutlich überlegen ist.

Ansprechpartner: Thomas Kraberg
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de


Eigenschaften der PO-Plastisole

Die Eigenschaften der PO-Plastisole können in einem weiten Spektrum definiert variiert werden, wobei der Fokus stets auf der Phasenanbindung zwischen den Kautschukpartikeln und der reaktiven Dispergiermittelmatrix liegt, da diese die mechanischen Eigenschaften der PO-Plastisole entscheidend prägt. Die Rheologie der erhaltenen PO-Plastisole ist von der Temperaturführung bei der Herstellung der feinteiligen Kautschukpartikel abhängig, so dass jedes gewünschte Fließverhalten realisiert werden kann. Die erhaltene Partikelverteilung ist nicht nur von der Temperaturführung, sondern auch von den eingesetzten Polymer- und Dispergierkomponenten abhängig und liegt üblicherweise im Bereich von 5 - 50 µm. Für spezielle Anwendungen können Partikelverteilungen unter 10 µm realisiert werden. Das Härtungsverhalten der PO-Plastisole ist abhängig vom verwendeten Initiatorsystem. Als untere Grenze ist für warmhärtende Systeme ist eine Temperatur von 120 °C anzusehen.

Einstellmöglichkeiten des PO-Plastisols

• Partikelgröße und -verteilung
• Viskosität/Fließverhalten
• Gelierdauer und –temperatur
• Pigmentierung
• Dichte
• Oberflächenbenetzung

Einstellbare Endprodukteigenschaften

• Mechanische Eigenschaften (Dehnung, Festigkeit, E-Modul, Härte)
• Haftung auf verschiedenen Metallen und Kunststoffen inklusive PE und PP
• Verschäumungsgrad
• Chemikalienbeständigkeit
• Lichtdurchlässigkeit
• Abriebbeständigkeit
• Wasserdichtheit
• Permeabilität
• Alterungsbeständigkeit
• UV- und Witterungsbeständigkeit
• Oberflächenbenetzung

- Tauchbeschichtungen
Tauchbeschichtungen mit PO-Plastisolen können ähnlich wie mit PVC-Plastisolen durchgeführt werden, indem die zu beschichtenden Formkörper erwärmt und in das kalte PO-Plastisol eingetaucht werden. Anschließend wird der getauchte, mit dem PO-Plastisol beschichtete Formkörper erneut erwärmt, wobei das PO-Plastisol ausgehärtet wird. Dazu wurde das PO-Plastisol hinsichtlich seiner Abtropfneigung und Verlaufseigenschaften optimiert, so dass in einem kontinuierlichen Verfahren auch bei komplizierten geometrischen Strukturen fehlerfreie Beschichtungen realisiert werden können. Die Abtrennung der erhaltenen PO-Plastisol-Form-körper kann mit einem speziellen Trennmittel erfolgen.

- Verschäumung
Die Verschäumung der PO-Plastisole kann mit am Markt verfügbaren Treibmitteln (offen- und geschlossenporig) realisiert werden, so dass das PO-Plastisol auf Papier- oder Gewebebahnen aufgetragen, geschäumt und somit zu Tapeten oder Kunstleder weiterverarbeitet werden kann. Der Verschäumungsgrad kann dabei definiert eingestellt werden. Eine Einfärbung ist ebenfalls möglich.

- Flüssigspritzgießen im Kaltkanalspritzgussverfahren
Das PO-Plastisol kann so eingestellt werden, dass es im Flüssigspritzguss im Kaltkanal-spritzgussverfahren eingesetzt werden kann. Dazu wird die entsprechende Spritzmenge in den Spritzzylinder gefüllt und in eine vorgeheizte Form gespritzt. Die Abtrennung der erhaltenen PO-Plastisol-Formkörper kann mit einem speziellen Trennmittel erfolgen.
Aus dem neuartigen Material lassen sich Teile von wenigen Zehntel Gramm bis in den zweistelligen Kilogramm-Bereich, wie auch Gegenstände mit hoher Genauigkeit oder auch Massenprodukte in kurzer Zeit herstellen. Dabei kann die Oberfläche des Bauteiles nahezu frei gewählt werden.

- Primer für PE/ PP
Die PO-Plastisole weisen eine sehr gute Haftung auf nicht vorbehandelten (Primer, Plasma, Corona) PE oder PP auf. Dabei werden Haftfestigkeiten bis zu 30 N/mm2 erreicht, so dass das Material als neuartiger Primer oder als reines Beschichtungsmaterial eingesetzt werden kann.

- Solarzellenverkapselung
Zur Verkapselung von Photovoltaikmodulen werden derzeit EVA-Folien eingesetzt. Alternativ kann das PO-Plastisol als Verkapselungsmaterial eingesetzt werden, wobei der aufwendige Schritt der Vakuumlaminierung entfällt. Dazu wurde mit einem Partnerunternehmen eine Anlage zur Herstellung von Photovoltaik-Modulen gebaut und erprobt. Bei Temperaturen von ca. 140 °C wird das Material in kurzer Zeit gehärtet und die Solarzelle fehlerfrei verkapselt.

- Verkapselung von RFID-Chips
Die Verkapselung elektronischer Bauteile, wie z.B. RFID-Chips, kann mit einem PO-Plastisol erfolgen. Dazu wurde eine spezielle Verkapselungsmethode entwickelt, so dass die RFID-Chips vor Umwelteinflüssen geschützt werden können.

- Unterbodenschutz für PKW
Der Einsatz der PO-Plastisole als Unterbodenschutz- und Nahtabdichtungsmaterial für PKW ist möglich.

- UV-Härtung/ Siebdruck
Die UV-Härtung der PO-Plastisole ist gegenwärtig Bestand einer Forschungskooperation mit dem FILK. Dabei soll eruiert werden, ob eine Härtung der PO-Plastisole mittels UV-Strahlung möglich ist und ob die dabei erzielten Endeigenschaften der UV gehärteten PO-Plastisole mit denen der thermisch gehärteten PO-Plastisole vergleichbar sind. Ziel der Arbeiten ist eine Härtung der PO-Plastisole bei Temperaturen < 120 °C und die Verwendung der PO-Plastisole im Siebdruckverfahren.

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Material und Applikationstechnologie zur Verkapselung von Photovoltaik-Modulen
Für die laminationsfreie Herstellung von Photovoltaik-Modulen wurde ein halogenfreies Plastisol zur Versiegelung von Solarzellen entwickelt, das sich durch einen einfachen Beschichtungsvorgang verarbeiten lässt. Die Gelierung des Materials erfolgt bei Temperaturen von 120 °C bis 150 °C.
Vorteile:
Verarbeitung ohne Vakuumlaminationsprozess
Einsatz von elektrisch leitfähigen Solar-Plastisolen, z.B. für die lötfreie und schonende Kontaktierung von Back-Kontaktzellen
Automatisierte Modulherstellung mit dem SMBK-Modulmaker
Verwendung als Rückseitenbeschichtung für Dünnschichtmodule

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Halogenfreie flammwidrige Ausrüstung von PO-Plastisolen
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung von Rezepturen für PO-Plastisole mit halogenfreier Brandschutzausrüstung, die zur Herstellung von flexiblen Gewebebeschichtungen und Streich- oder Gießfolien mit einer Brandwidrigkeit nach der Klasse B 2 gemäß der DIN 4102 geeignet sind. Während der Arbeiten wurde ständig die Entwicklung des Flammschutzmittelmarktes verfolgt. Ausgewählt für die Untersuchungen wurden Flammschutzmittel die dem neuesten Stand der Technik entsprachen. Ausgegangen wurde von  verschiedenen PO-Plastisolrezepturen. Die Gelierbedingungen der Plastisole wurden bezüglich einer minimalen Restmonomerkonzentration optimiert. Mit Hilfe von FTIR-, DSC- und TG-Untersuchungen konnten Aussagen zum Abbauverhalten der gelierten Plastisole gemacht werden. Es wurden Untersuchungen zum Brandverhalten nicht flammwidrig ausgerüsteter Gießfolien durchgeführt. Die Ausrüstung der Plastisole mit additiven Flammschutzmitteln, wie Aluminium- und Magnesiumhydroxiden, Ammonium-polyphosphaten, rotem Phosphor, Melaminisocyanurat, Flamestab NOR 116 FF, Nanofüllstoffen und Intumeszenssystemen führte nicht zum Ziel. Meist wurde durch den Zusatz dieser additiven Flammschutzmittel die Viskosität der PO-Plastisole in solch einem Maße erhöht, dass diese nur noch schwer verarbeitbar waren. Auch gelang es oft nicht die von den Herstellern empfohlene Menge einzuarbeiten. Hergestellte Gießfolien besaßen schlechte mechanische Eigenschaften und nur einige 1 mm dicke Gießfolien erfüllten die DIN 4102 B2.
Die auf dem Markt befindlichen reaktiven Flammschutzmittel eignen sich nur für die Ausrüstung von Polykondensaten und Polyadditiven. Für eine Anwendung in ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Systemen, wie sie PO-Plastisole darstellen, gibt es bisher keine reaktiven Flammschutzmittel. Zahlreiche chemische Umsetzungen marktüblicher reaktiver Flammschutzmittel wurden versucht. Dabei stellte sich heraus, dass Exolit PE 110, ein Oxaphospholan, in einfacher Weise mit HEMA zu ungesättigten, radikalisch polymersierbaren Verbindungen umgesetzt werden kann. Diese neuartigen Verbindungen besitzen eine gute flammwidrige Wirkung. Mit ihnen ließ sich ein PO-Plastisol flammwidrig ausrüsten, auch gelang es flammwidrige Gewebebeschichtungen guter Qualität herzustellen. Die Viskosität der Plastisole und die mechanischen Eigenschaften hergestellter Gießfolien werden durch den Zusatz dieser Verbindungen weit weniger beeinflusst, als durch den Zusatz additiver Flammschutzmittel. Die Herstellung der flammwidrigen Plastisole kann nach einer einfachen Technologie erfolgen.

Ansprechpartner:
Bernhard Seifert
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Halogenfreie flammwidrige Ausrüstung von ungesättigten Polyesterharzen
Ziel des vorliegenden Vorhabens war die Entwicklung von Rezepturen für UP-Harze mit halogenfreier Brandschutzausrüstung durch reaktive phosphorhaltige Flammschutzmittel auf der Basis von technisch produziertem 2–Methyl-2,5-dioxo-1-oxa-2-phospholan, die zur Herstellung von vernetzten und transparenten Endprodukten mit einer Brandwidrigkeit nach der Klasse B 2 gemäß der DIN 4102 bzw. der Klassifikation V-1 nach UL 94 V geeignet sind. Außerdem sollten die Endprodukte die DIN 5510-2 (2007) erfüllen. Im Laufe der Bearbeitung dieses Projektes stellte sich heraus, dass für viele Anwendungen flammwidrig ausgerüstete ungesättigte Polyester und Vinylesterharze mit einer Klassifikation V-0 nach UL 94 erforderlich sind.
Es wurden neuartige Flammschutzmittel durch eine einfache Umsetzung von 2–Methyl-2,5-dioxo-1-oxa-2-phospholan mit OH-Gruppen enthaltenden, meist ungesättigten Verbindungen, synthetisiert.  Insgesamt konnte festgestellt werden, dass es mit Hilfe der neuen phosphorhaltigen Flammschutzmittel gelingt UP- und Vinylesterharze flammwidrig auszurüsten. Hierzu sind deutlich geringere Mengen erforderlich, als für die Ausrüstung mit den herkömmlichen additiven Flammschutzmitteln Aluminiumhydroxid und Ammoniumpolyphosphat. Zur Erreichung der Kriterien der DIN 4102 B2 sind solche Mengen der neuen reaktiven Flammschutzmittel zuzusetzen, dass der Phosphorgehalt in den Harzen 3,2 bis 3,7 % beträgt. Zur Erreichung der Klassifizierung V-0 der UL 94 ist im Falle der einfach ungesättigten Flammschutzmittel ein Gehalt von 30 % erforderlich.
Als Vorzugsvarianten wurden Phospholan-Halbester auf der Basis von 2-Hydroxyethyl-methacrylat bzw. 2-Hydroxyethylacrylat ausgewählt.
Diese Flammschutzmittel konnten nach einer einfachen Technologie im 10 kg-Maßstab hergestellt werden (kleintechnischer Nachweis). Bei der Herstellung und Verarbeitung der Flammschutzmittel sind keine besonderen Schutzmaßnahmen erforderlich. Die favorisierten Flammschutzmittel sind auch bei erhöhter Temperatur lagerstabil, jedoch empfindlich gegenüber Wasser.
Die Flammschutzmittel-Harz-Mischungen sind niedrigviskos und somit leicht zu verarbeiten. Sie härten zu transparenten Produkten mit einem niedrigen spezifischen Gewicht aus. Dem gegenüber stehen konventionelle, mit additiven Flammschutzmitteln ausgerüstete Harze, mit hoher Viskosität und hohen spezifischen Gewichten. Die neuen Flammschutzmittel beeinflussen den Härtungsverlauf der Harze nur unwesentlich. Meist werden höhere Aushärtungsgrade erreicht. Die gehärteten flammwidrigen Formulierungen besitzen bessere mechanische Kennwerte, als die nicht ausgerüsteten gehärteten Harze, jedoch sind sie chemisch unbeständiger. Bei der Behandlung der gehärteten ausgerüsteten Harze mit Wasser verliert sich deren Flammwidrigkeit. Bei der Lagerung an der Luft ist die Flammwidrigkeit dauerhaft. Messungen mit dem Cone-Kalorimeter zeigten, dass die Wärmefreisetzungsrate der ausgerüsteten Harze stark vermindert ist. Allerdings werden deutlich mehr Rauchgase, besonders CO freigesetzt. Der Sauerstoffindex (OI) der ausgerüsteten Harze liegt zwischen 0,28 und 0,31, d. h. sie sind selbst verlöschend.
Hergestellte flammwidrige Glaslaminate erfüllen die DIN 5510-2 (2007) und die DIN 5510-2 (2009) Teil 2  Anhang C, so dass die Materialien auch im Schienenfahrzeugbau einsetzbar sind.

Ansprechpartner:
Bernhard Seifert
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Permeable Schichten aus PO-Dispersionen
Das Ziel bestand darin, PO-Plastisole so zu modifizieren, dass bei der Gelierung Gießfolien erhalten werden, die eine erhöhte WDD besitzen. Bisher entwickelte PO-Pastisole auf der Basis von Polyethylen ergeben bei der Gelierung Gießfolien mit einer WDD von 2 g/m2*d (100 µm).
Zur Erhöhung der WDD wurden verschiedene Wege verfolgt. So wurden polymerisierbare Verbindungen mit polaren Gruppen in die PO-Plastisole eingearbeitet. Werden polymerisierbare aminische Verbindungen verwendet, so kann eine WDD von Gießfolien mit Werten über 100 g/m2*d erreicht werden, jedoch sind derartige PO-Plastisole nicht lagerbeständig. Werden polymerisierbare amidische Verbindungen verwendet, so ist eine WDD von maximal 28 g/m2*d erreichbar und die PO-Plastisole sind lagerstabil.
Die Erzeugung gestörter Sturkturen, durch Schäumung, hydrophile Füllstoffe bzw. Auslaugung führte zu porösen Materialen. Hier wurde festgestellt, dass bei einer hohen WDD auch eine unerwünschte Wasserdurchlässigkeit vorhanden ist.
Parallel wurden neuartige PO-Plastisole auf Kautschukbasis entwickelt. Gießfolien aus diesen Plastisolen erreichen eine WDD von 25 g/m2*d und sind wasserdicht. Werden diese PO-Plastisole auf wasserdampfdurchlässige Träger, wie Papiere, in sehr dünner Schicht aufgetragen und geliert, so erhält man Produkte mit einer WDD von teils über 200 g/m2*d und mit einer sehr guten Wasserdichtheit. Des Weiteren ist es gelungen, beschichtete Papiere mit einer Brandwidrigkeit entsprechend der DIN 4102 B2 herzustellen, die für den Einsatz in der Baubranche geeignet sind.

Ansprechpartner:
Bernhard Seifert
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Nachwachsende Rohstoffe in Kunststoffprodukten
 

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Senkung der Formaldehydemmision in Spanplatten (E ½)
 

Ansprechpartner:
Bernhard Seifert
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Biozide Ausrüstung von Pulverlacken
Um Kunststoffe antimikrobiell oder fungizid auszurüsten, werden am IKTR neuartige Wege zur chemischen Fixierung biozid wirkender Strukturen an Kunststoffen untersucht. Die chemische Anbindung derartiger Funktionen an Polymere eröffnet die Möglichkeit, eine biozide Langzeitausrüstung zu erzielen, ohne dabei die Nachteile auf Silber basierender Systeme (Toxizität, Nanopartikel, Erschöpfung der Depotwirkung) in Kauf nehmen zu müssen. Neben thermoplastisch verarbeitbaren Materialien können auch Harzsysteme, wie Epoxidharze, Acrylate oder Pulverlacke, mit reaktiv vernetzenden Additiven biozid funktionalisiert werden. Ein weiteres Arbeitsfeld ist die antimikrobielle und/ oder fungizide Ausrüstung von aktiven Verpackungen. Insbesondere wird die Fixierung geeigneter Wirkstoffe auf Trägermaterialien, das Freisetzungsverhalten und die Stabilität unter den Bedingungen der Kunststoffverarbeitung untersucht.

Ansprechpartner:
Holger Fiebig
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Entwicklung eines auf PP-basierenden Lasersinterpulvers
Ansprechpartner:
Holger Fiebig
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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Kratzfestbeschichtung von Folienoberflächen
 
Ansprechpartner:
Anke Schadewald
Tel: 034978/21203
E-Mail: info@iktr-online.de

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