18 · F&E · <strong>Produktion</strong> · 5. April 2012 · Nr. <strong>14</strong> Werkstoffe Inovationspreis für den Erfinder neuer PTFE-Hochleistungskunststoffe <strong>Produktion</strong> Nr. <strong>14</strong>, 2012 Dr. Dieter Lehmann erhält den von der Commerzbank AG geförderten Innovationspreis 2011 des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF. Gewürdigt wird er für seine bahnbrechenden Erfindungen und langjährigen anwendungsorientierten Forschungsarbeiten zur chemischen Kopplung von Polytetrafluorethylen (PTFE). Dresden (ba). Als Dr. Lehmann Ende der neunziger Jahre erstmals seine Ergebnisse zur chemischen Kopplung von PTFE mit Polyamid publizierte, rüttelte er an einem Dogma der PTFE-Forschung. PTFE war und ist in zahlreichen Spezialanwendungen bereits ein etablierter Werkstoff. Seine chemische und damit dauerhafte Verbindung mit anderen Kunststoffen galt jedoch wegen seiner hohen Chemikalienbeständigkeit und Reaktionsträgheit als unmöglich. So mussten Material- und Gebrauchsgüterentwickler, welche die speziellen Eigenschaften von PTFE wie dessen hervorragende Gleit- und Antihafteigenschaften nutzen wollten, gleichzeitig die Nachteile dieses Spezialkunststoffs wie schlechte mechanische Eigenschaften, schlechte Verarbeitbarkeit und hoher Preis in Kauf nehmen. Diese Nachteile konnten bisher nicht – zumindest nicht dauerhaft – durch Verbindung mit anderen Polymeren und die daraus resultierende Eigenschaftskombination Ein Dentalturbinenkopf mit Rotor, Rotorwelle, Kugellagern und Bohrwerkzeug. Bild: H. Niedermeier, GRW Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG, Rimpar aufgehoben werden. Erst durch die im IPF gelungene und zunächst in der Fachwelt angezweifelte chemische Kopplung wurde es möglich, das Potenzial von PFTE in Compounds mit mechanisch stabilen, gut verarbeitbaren und preiswert verfügbaren Kunststoffen wesentlich zu erweitern und optimal auszureizen. Potenzial von PFTE in Compounds verbessern Dass diese Kopplung zu verbesserten Produkteigenschaften führt, die heute in einer Reihe von Produkten auch schon in der Praxis nachgewiesen werden konnten, ist der beharrlichen Verfolgung des Forschungsthemas durch Dr. Lehmann zu verdanken, vor allem der konsequenten Verknüpfung polymerchemischer und ingenieurwissenschaftlich-technologischer Kompetenz. Unter Einsatz gezielt angepasster Reaktionsprinzipien wurden auf handelsüblichen Verarbeitungsmaschinen Technologien für Modifizierungs- und Kopplungsreaktionen mit etablierten Kunststoffen entwickelt, die sich ohne Probleme in die industrielle Praxis überführen lassen. Vor diesem Hintergrund wurden bereits von mehreren Unternehmen Lizenzen für die Entwicklung erworben. Die Firma TerHell Plastics GmbH Herne produziert und vermarktet chemisch gekoppelte Polyamid/ PTFE-Materialien als Tribowerkstoffe, das heißt als Materialien mit vorteilhaften Reibungs- und Verschleißeigenschaften. Ein Beispiel, in dem sich die Leistungsfähigkeit eines chemisch gekoppelten Materials besonders eindrucksvoll zeigt, ist sein Einsatz für Kugellagerkäfige in Präzisionskugellagern für Turbinenbohrer im Dentalbereich. Mit dem chemisch kompatibilisierten Material Torlon-PTFE-cg wird eine Lebensdauerverlängerung auf das mehr als Fünffache im Vergleich zu dem bisher eingesetzten Kugellagerkäfigmaterial Torlon 4301 der Fa. Solvay erreicht. Mit 7 000 Umdrehungen pro Sekunde ist der Werkstoff hierbei extremen Belastungen ausgesetzt. Revolutionärer Ansatz beim Recycling von PTFE Am Institut selbst wurden die Arbeiten seit Ende 2009 im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm ForMaT (Forschung für den Markt im Team) geförderten Projekts weiter vorangetrieben. Neben Tribowerkstoffen rückten dabei auch Schmierstoffe ins Blickfeld: Durch die Kopplung von PTFE mit Ölen wurden Prototypen neuartiger Hochleistungsschmierstoffe entwickelt, die das Interesse renommierter Schmierstoffherstel- Dr. Dieter Lehmann, Institut Polymerwerkstoffe. Bild: Uni Dresden ler fanden und für die bereits eine erste Lizenz vergeben wurde. Zudem eröffnen die Arbeiten einen revolutionären Ansatz beim Recycling von PTFE. Abfälle, die sonst vielfach kostenaufwändig entsorgt werden müssen, können in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden. Speziell modifizierte PTFE-Abfälle besitzen bei der Anwendung in Hochleistungskunststoffen und Hochleistungsschmierstoffen dank der chemischen Kopplung und Verträglichkeitsvermittlung vielfach gleichwertige und zum Teil sogar bessere Eigenschaften als sie mit modifizierter PTFE-Neuware erreicht werden. Aufgrund der vielfältigen und vielversprechenden Einsatzpotenziale der neuen PTFE-Materialien wird im Institut die Ausgründung des Unternehmens „perfluorence“ zur Vermarktung dieser Entwicklungen vorbereitet. Die Initiative wurde im Juli 2011 als „Ausgewählter Ort im Land der Ideen“ ausgezeichnet. Tiefsee-Forschung Rohstoff-Suche im Manganknollen-Lizenzgebiet <strong>Produktion</strong> Nr. <strong>14</strong>, 2012 Meeresforscher der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sind mit ihren Kollegen vom Institut IFREMER aus Brest am 29. März 2012 von Manzanillo (Mexiko) zu einer Expedition mit dem Forschungsschiff ‚L‘Atalante‘ in den Zentralpazifik aufgebrochen. Ihr Ziel: der Manganknollengürtel zwischen Hawaii und Mexiko. Hannover (ba). Im deutschen und französischen Manganknollen-Lizenzgebiet wollen die Wissenschaftler die Umweltbedingungen in 5 000 Meter Tiefe untersuchen, um Aufschlüsse über mögliche Auswirkungen einer potenziellen Rohstoffgewinnung zu erhalten. „Manganknollen sind eine Rohstoffquelle der Zukunft, die Auswirkungen eines möglichen zukünftigen Abbaus auf das Ökosystem der Tiefsee sind bislang aber nur in Ansätzen erforscht“, sagt Expeditionsleiter Dr. Carsten Rühlemann. „Umso wichtiger sind Kenntnisse über die marine Umwelt, um eine nachhaltige Nutzung und einen wirkungsvollen Schutz der Tiefsee zu gewährleisten.“ Der Fokus der Forschungskampagne liegt deshalb auf einer umfangreichen Bestandsaufnahme der Bodenlebewesen. Mit Hilfe von Kastengreifern werden 50 x 50 cm große Proben des Meeresbodens mit den darin lebenden Tieren ausgestanzt und gehoben. Außerdem sollen mit speziellen Geräten Boden- und Wasserproben aus der Tiefsee entnommen werden, um die Sauerstoff-, Nährstoff- und Metallkonzentrationen des Wassers zu bestimmen. „Wir erhoffen uns von der Auswertung der Proben Erkenntnisse darüber, wie viele Arten es gibt, wie sie verteilt sind und wie groß das Verbreitungsgebiet ist“, sagt Rühlemann. Knollenkonzentrationen finden und untersuchen Die Expedition umfasst zwei Abschnitte. Nach Erkundungsarbeiten im deutschen Lizenzgebiet werden die gleichen Untersuchungen auch im 1 300 km entfernten französischen Lizenzgebiet durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Rühlemann: „Die Untersuchungen während der letzten Expedition im Jahr 2010 haben gezeigt, dass einige Arten die Tiefsee weiträumig bewohnen und dass eine Wiederbesiedlung im Falle eines Abbaus der Manganknollen nicht durch Wanderbarrieren beeinträchtigt würde. Ob dies auch für weitere Arten zutrifft, wollen wir mit Hilfe der Untersuchungen in beiden Lizenzgebieten überprüfen.“ Im Blickpunkt der Expedition stehen aber nicht nur Umweltaspekte, sondern auch Rohstofffragen. Die Forscher wollen weitere grundlegende Daten zur Beurteilung der potentiellen Manganknollen-Lagerstätte sammeln. Untersucht wird, wie groß die Vorkommen sind, wo die größten Knollenkonzentrationen liegen und wie wirtschaftlich eine mögliche spätere Förderung der Rohstoffe ist. Die Manganknollen-Vorkommen waren bereits vor rund 30 Jahren ein Rohstoff-Thema. Submariner Abbau ist greifbar nahe gerückt Die in der Tiefsee verbreiteten Knollen wurden während der 1970er- und 1980er-Jahre als eine neue, bisher nicht genutzte Quelle für verschiedene Metalle wie Kupfer, Kobalt und Nickel entdeckt. Nach Jahren intensiver Forschungstätigkeit erschien ein submariner Abbau greifbar nahe. Ein Konsortium mit Beteiligung deut- Meeresforscher aus Hannover und Brest untersuchen in einem eigenen Projekt, wie viele Arten von Meerestieren über Manganknolle-Vorkommen beheimatet sind und wie groß ihr Verteilungsgebiet ist. Bild: BGR scher Firmen erwarb daher 1984 eine Förderlizenz im zentralen Pazifik. Allerdings verhinderte damals ein unerwarteter Preisverfall bei Metallrohstoffen den Beginn der kommerziellen Gewinnung von Manganknollen und die Lizenz erlosch. Angesichts teilweise dramatisch steigender Rohstoffpreise gewinnen die Manganknollen erneut an Aktualität. „Vor diesem Hintergrund ist das Vorhaben auch eine Maßnahme der strategischen Zukunftsvorsorge. Durch die frühzeitige Forschungstätigkeit der BGR wird ein Beitrag zur künftigen Rohstoffsicherung unseres Landes geleistet“, sagt Rühlemann.
EBM12003_Powerlaeufer_249x371_Pro_EBM12003_Powerlaeufer_249x371_Pro 28.03.12 11:<strong>14</strong> Seite 1 Power-Läufer. Besuchen Sie uns auf der HMI 2012 in Hannover, vom 23. – 27. April 2012, Halle 15, Stand 31 Hochleistungs-Radial-Ventilatorenmodule mit ebm-papst GreenTech EC-Technologie machen mächtig Druck in der Industrietechnik und in Air Handling Units. Und dies bei einer Energieersparnis von bis zu 30% gegenüber herkömmlicher AC-Technik! So tragen sie nicht nur zur Schonung der Umwelt bei, sondern gehen auch sparsam mit Energiekosten um. Auch in Sachen einfache Installation, extrem leiser Betrieb sowie 100%ige Regelbarkeit überzeugen unsere Power-Läufer. Und dass Power nicht Dauer ausschließt – das beweisen ihr wartungsfreier Betrieb sowie ihre enorme Langlebigkeit. Mehr Infos finden Sie unter: www.ebmpapst.com ® Die Wahl der Ingenieure
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