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Im Beisein von Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee nahm das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) sein neues Technikum in Betrieb. Herzstück der Versuchsanlage sind drei Doppelschneckenextrudervon Leistritz. Die Investition im neuen Technikum beläuft sich auf rund 1,5 Millionen Euro. Mit den Anlagen sollen insbesondere Hochleistungskunststoffe für die Medizintechnik sowie bioabbaubare Klebstoffe und Schäume entwickelt werden. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die Herstellung und Verarbeitung von Polyurethanen ohne das gesundheitsschädliche Isocyanat.
Neue Ansätze
„Die Herstellung dieser Nicht-Isocyanat-Polyurethane – der sogenannten NIPUs – ist bislang nur unter Laborbedingungen gelungen“, erläutert TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer. Hier wolle das Institut nun bei der Entwicklung und Produktion im größeren Maßstab vorangehen, um einen Beitrag zum Verzicht auf Isocyanate zu leisten. Diese flüchtigen, hochreaktiven und toxisch wirkenden Verbindungen werden häufig in industriellen Herstellungsprozessen eingesetzt. „Wir treiben jetzt die Forschung an nachhaltigen und sicheren Polyurethanen voran“, sagt Redlingshöfer. Aktuell arbeitet das TITK hierzu an Leichtbauschäumen und Beschichtungslösungen. Auch beim selbst entwickelten Bio-Schmelzklebstoff Caremelt® kann dank des neuen Kunststoff-Technikums nun das Scale-up auf den Industriemaßstab angepeilt werden.
Neue Möglichkeiten
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Möglich machen dies zwei spezielle Extruder mit Nebenapparaturen, wie etwa einer Vakuum-Entgasung und einer Schmelze-Rückführung. In einer der Maschinen lässt sich die Polymermasse im Kreislauf führen. „Damit gelingt es, die Polyurethane über eine längere Zeit thermisch und mechanisch zu bearbeiten. Das ist nötig, um hohe Molekularmassen aufzubauen“, sagt Dr. Frank Meister, Leiter der Abteilung Native Polymere und Chemische Forschung am TITK. Mit dem zweiten Extruder können der geschmolzenen Polymermasse Gase zugeführt werden. So lassen sich etwa bioabbaubare Schäume auf Stärke-Basis produzieren. „Sie können für so genannte Verpackungschips, schüttfähige Polstermaterialien und vieles mehr Verwendung finden“, so Meister.
Von den neuen Möglichkeiten ist auch sein Kollege Dr. Stefan Reinemann angetan. Seine Abteilung Kunststoff-Forschung profitiert vor allem vom dritten, noch leistungsfähigeren Extruder. „Er ist mit einem besonders langen Verfahrensteil ausgestattet und kann sehr hohe Temperaturen realisieren“, sagt Reinemann. Dies erlaube auch chemische Reaktionen. „Mit dem integrierten Leistritz Inline-Dehnrheometer können wir zudem die Viskosität des Materials während des Extrusionsprozesses messen und bei Bedarf nachjustieren. Das gestattet uns, Hochleistungskunststoffe zu erzeugen, die unter anderem in der Medizintechnik als Implantate oder als hochfeste Operationsnägel zum Einsatz kommen“, so Reinemann. Das Material dafür: Polyetheretherketon (PEEK), dem bei Temperaturen von über 400 Grad Celsius Kohlefasern beigemischt werden.
Lebendige Kooperation
Anton Fürst, Geschäftsführer der Leistritz Extrusionstechnik GmbH Nürnberg, bekräftigte bei der Inbetriebnahme, man strebe eine sehr lebendige Kooperation mit dem TITK an. „Unsere Extrusionanlagen stehen in zahlreichen Instituten und Forschungseinrichtungen weltweit. Es ist für uns wichtig, teil daran zu haben, wenn Materialien der Zukunft entwickelt und erarbeitet werden“, so Fürst. „Für Rezepturentwicklungen, Grundlagenforschung und Kleinmengenproduktion bieten die hier eingesetzten Extruder eine ausgezeichnete Maschinenbasis sowie skalierbare Betriebsbedingungen. Einen großen Vorteil, den wir in dieser Zusammenarbeit sehen, ist vor allem aber, dass wir das TITK als eine Art ausgelagertes Technikum nutzen können. Wir werden mit wichtigen Industriekunden nach Rudolstadt kommen, um gemeinsam mit dem TITK deren Problemstellungen zu lösen.
