Kautschukcompounds – Charakterisierung, Optimierung und Verarbeitung

Die Leistungsfähigkeit eines Kautschukcompounds entsteht im Zusammenspiel von Kautschuk, Füllstoffen, Additiven, Rezeptur und Mischprozess. Das Fraunhofer IMWS unterstützt Sie dabei, diese Zusammenhänge gezielt zu nutzen. Wir begleiten Sie von der Evaluierung neuer Komponenten über Rezepturentwicklung, Compoundierung, Verarbeitung und Scale-Up bis zur umfassenden Elastomer-Charakterisierung.

Unser Fokus liegt auf belastbaren Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen: Wir erkennen, welchen Einfluss beispielsweise Füllstoffverteilung, Füllstoff-Matrix-Wechselwirkung und Verarbeitungsbedingungen auf Dissipation, Abriebfestigkeit, Verarbeitbarkeit und Lebensdauer von Reifenanwendungen haben. So erhalten Sie eine fundierte Entscheidungsbasis für Reifenlaufflächen, technische Gummiartikel und ressourceneffiziente Kautschukmischungen.

Wir entwickeln und optimieren nachhaltige Kautschuk-Compounds für Reifen, Dichtungen und technische Anwendungen. Wir bewerten Werkstoffe, Rezepturen und Prozesse, entwickeln Messmethoden, Rezyklate und Additive und verbessern Dämpfung, Abrieb, Barriereeigenschaften oder Leitfähigkeit. Das Zusammenspiel verschiedenster Charakterisierungsmethoden und Technikumsanlagen ermöglicht maßgeschneiderte, effizient verarbeitbare Lösungen. Unsere Leistungen können einzeln genutzt oder zu einem durchgängigen Entwicklungsprojekt kombiniert werden.

Ihr Nutzen:

  • Entwicklung und Bewertung aus einer Hand: von Rohstoffen und Rezeptur bis zur Verarbeitung
  • Multiskalige Analyse der Füllstoffdispersion und Mikrostruktur
  • Elastomerverarbeitung im Labor- und Pilotmaßstab für anwendungsnahe Muster
  • Zielgerichtete Optimierung von Dissipation, Abrieb, Verstärkung und Nachhaltigkeit
  • Zugang zu weiterführenden Kompetenzen im Fraunhofer-Verbund, etwa für neue und biobasierte Kautschuke

Unsere Leistungen für Sie

Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung und eine exzellente Ausstattung für die Evaluierung neuartiger Kautschuke, Füllstoffe und Additive. Damit unterstützen wir unsere Auftraggeber bei der Entwicklung kundenspezifischer Rezepturen für Reifenlaufflächen und technische Gummiartikel. Unsere Kompetenzen erlauben zudem den Vergleich konventioneller, synthetischer und perspektivisch biobasierter Kautschukkomponenten sowie die Bewertung von Gummirezyklaten für eine hochwertige stoffliche Nutzung. Besondere Expertise bieten wir zur Analyse von Wechselwirkungen zwischen Kautschukmatrix, Füllstoff und Additiv.

Untersuchungsmethoden und Ausstattungshighlights:

  • Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) zur Bewertung von Verstärkung und Dissipation.
  • Mechanische Prüfungen, Zugversuche und Untersuchungen zum Langzeitverhalten.
  • Thermische Analyse mittels DSC und FSC.
  • Dielektrische Spektroskopie zur Untersuchung molekularer Beweglichkeiten und Relaxationsprozesse.

Ihr Nutzen: Sie können neue Kautschukmischungen schneller bewerten und gezielt auf die gewünschte Anwendung ausrichten.

Mehr Informationen zu rheologischen Prüfverfahren.

Mehr Informationen zu Methoden der thermischen Analyse.

Mehr Informationen zu verfügbaren Mikroskopie-Methoden.

Wir sind der ideale Partner für kundenspezifische Compoundierung von Kautschukmischungen im Labor- und Pilotmaßstab. Wir unterstützen bei der Optimierung von Mischfolgen, Mischzeiten, Dosierstrategien und Prozessfenstern, der Bewertung von Verarbeitbarkeit, Vernetzungsverhalten und Materialhomogenität sowie der Herstellung von Prüfkörpern und anwendungsnahen Mustern. Unsere technische Ausstattung ermöglicht die zielgerichtete Übertragung von Erkenntnissen aus dem Labormaßstab in weiterführende Entwicklungsstufen.

Untersuchungsmethoden und Ausstattungshighlights:

  • Elastomerverarbeitung im Labor- und Pilotmaßstab
  • Laborextrusion für prozessnahe Material- und Formteiluntersuchungen
  • Miniaturspritzguss für geeignete Elastomer- und thermoplastische Elastomersysteme
  • Systematische Variation von Verarbeitungsparametern mit anschließender Eigenschaftsbewertung

Ihr Nutzen: Sie können Rezepturen reproduzierbar verarbeiten und den Weg zur anwendungsnahen Musterherstellung absichern.

Die Quantifizierung der Füllstoffverteilung in Abhängigkeit von Rezeptur und Mischprozess ist ein wichtiger Schlüssel für die Kontrolle und Optimierung der Performance von Kautschuk-Anwendungen. Wir ermöglich dies durch die Analyse von Agglomeraten, Aggregaten und Füllstoff-Matrix-Wechselwirkung, die Bewertung von Dispersion, Defekten und Bruchflächen sowie die Aufklärung von Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für eine gezielte Compound-Optimierung.

Untersuchungsmethoden und Ausstattungshighlights:

  • Lichtmikroskopie sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM, ESEM)
  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) für hochaufgelöste Strukturinformationen
  • Energiedispersive Röntgenmikroanalyse (EDX) zur lokalen Elementanalyse
  • Rasterkraftmikroskopie (AFM) für nanoskalige Oberflächen- und Materialanalysen
  • Röntgenstrukturanalyse, auch zur Untersuchung dehninduzierter Kristallisation

Ihr Nutzen: Sie können die Ursachen für Eigenschaftsunterschiede nachvollziehen und erhalten Empfehlungen für Optimierung – von der Nanostruktur bis zum Bauteilverhalten.

Mehr Informationen zu rheologischen Prüfverfahren.

Mehr Informationen zu Methoden der thermischen Analyse.

Mehr Informationen zu verfügbaren Mikroskopie-Methoden.

Unser Materialverständnis nutzen wir für die Optimierung von Dissipation und Abrieb für Reifenlaufflächen. Wir unterstützen Sie bei der Entwicklung und Bewertung neuartiger Reifenkautschuke und Kautschukmischungen, der Untersuchung der dehninduzierten Kristallisation als Indikator für Abrieb- und Rissbeständigkeit, der Entwicklung von Strategien zur hochwertigen Nutzung von Gummirezyklaten sowie der materialseitigen Reduktion von Reifenabrieb und Partikelemissionen.

Untersuchungsmethoden und Ausstattungshighlights:

  • Temperatur-, frequenz- und dehnungsabhängige DMA-Messungen zur Bewertung der Dissipation
  • Mechanische Prüfungen und Langzeituntersuchungen zur Abschätzung der Gebrauchsdauer
  • Röntgendiffraktometrie unter Dehnung zur Bewertung der Kristallisationsfähigkeit von Naturkautschuk und synthetischen Alternativen
  • Abgestimmte Labor- und anwendungsnahe Prüfketten für Abrieb- und Reifenbewertungen, bei Bedarf mit Partnern im Fraunhofer- und Industrienetzwerk

Ihr Nutzen: Zielkonflikte zwischen Energieeffizienz, Abriebfestigkeit, Laufleistung und Nachhaltigkeit können Sie souverän beherrschen und auflösen.

Beispiele aus der Praxis

 

Weniger Mikroplastik durch Sensor und KI-Auswertung

Im Projekt »KI-RAM« hat das Fraunhofer IMWS mit Partnern Lösungen entwickelt, um die Abriebfestigkeit von Reifen zu steigern und somit Mikroplastik-Emissionen zu reduzieren. Dabei kommt ein neuartiger Sensor im Reifen mit KI-Methoden zur Datenauswertung zum Einsatz.

 

DCIM-Technologie für Altreifen-Recycling

Im Projekt »DCIM4Recycling« arbeiten die Exipnos GmbH und das Fraunhofer IMWS an der Entwicklung nachhaltiger Verfahren zur Direktverarbeitung von Gummi- und Reifenrezyklaten. 

 

Beschleunigte Entwicklung bei Kautschuk-Compounds

Intelligente Algorithmen und Methoden, die bei der Herstellung von anwendungsoptimierten Kautschuk-Compounds unterstützen, entwickelt das Fraunhofer IMWS mit sechs Partnern. Eine Software soll bei Rezeptur und Verarbeitungsbedingungen unterstützen.

Einblicke in unsere Ausstattung

Ihr Kautschukcompound soll mehr leisten?

Sie möchten eine Rezeptur optimieren, neue Füllstoffe oder Additive bewerten, Abrieb reduzieren oder Gummirezyklate hochwertig einsetzen? Das Fraunhofer IMWS unterstützt Sie von der ersten Materialidee bis zur anwendungsnahen Verarbeitung und Charakterisierung. Besprechen Sie Ihr Projekt mit unseren Expertinnen und Experten für Kautschukcompounds und Elastomeranwendungen.

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