Zirkuläre Materiallösungen für Smartphones

Covestro arbeitet mit Fairphone, einem niederländisches Sozialunternehmen, das nach ethischen Gesichtspunkten Smartphones herstellt. Fairphone-Geräte sind für ihr modulares Design bekannt, das eine bessere Reparierbarkeit begünstigt. Für ein solches Design werden Werkstoffe mit robusten mechanischen Eigenschaften benötigt, die eine wiederholte Demontage und Reparatur ermöglichen.

Die Schutzhülle des Fairphone 3 ebenso wie des Nachfolgemodells Fairphone 4 besteht aus 100% vollständig recycelten thermoplastischen Polyurethanen (TPU). Der vollständig recycelte Werkstoff weist die typischen Vorteile von TPU auf, z. B. eine hohe Chemikalienbeständigkeit und Abriebfestigkeit. Er lässt sich aber leichter verarbeiten, da er bei niedrigeren Temperaturen schmilzt und besser fließt als Neumaterial. Die Schutzhülle besteht nur aus dem TPU und keinem weiteren Material. Dieser sogenannte Monomaterialansatz erleichtert das Recycling am Ende der Nutzungsdauer.

Covestro Fairphone-Hülle

© Fairphone B.V. 

© Fairphone B.V. 

Erneuerbare Füllstoffe auf Cellulose-Basis

Die Substitution von petrochemischen Materialien durch solche, die aus erneuerbaren Rohstoffen gewonnen werden, ist ein wichtiger Schritt zur Steigerung der Nachhaltigkeit. Aus pflanzlicher Cellulose gewonnene Materialien sind vielversprechende Kandidaten für diesen Anwendungsbereich. Sie sind erneuerbar, reichlich vorhanden und weisen eine geringe Umweltbelastung auf. In der Gummiindustrie erhält mikrofibrillierte Cellulose (MFC) aufgrund ihrer hohen Steifigkeit, der Morphologie ihrer Fibrillen, ihrer geringen Dichte und ihrer mechanischen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit. Sie hat damit ein hohes Potential, die Eigenschaften von Kautschuk-Compounds zu verbessern. Es ist jedoch eine Herausforderung, MFC mit hydrophoben, d. h. wasserabweisenden, Kautschuken zu mischen. Zusammen mit dem Entwicklungspartner EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt der Schweiz) hat Dätwyler ein industrielles Verfahren zur Oberflächenmodifizierung von MFC entwickelt, um diese Herausforderung zu lösen. Erste Versuche sahen den Ersatz von petrochemischen Aramidfasern durch modifizierte MFCs vor. Die Ergebnisse zeigen eine gute Kompatibilität zwischen dem MFC-Füllstoff und der Kautschuk-Matrix mit starker Verstärkungswirkung, die sogar besser ist als die, die mit herkömmlichen erdölbasierten Aramidfasern erreicht wird. Die Entwicklung dieser neuartigen Füllstoffe wird ein wichtiger Schritt zur Steigerung der Nachhaltigkeit von Gummiprodukten wie zum Beispiel Pumpenmembranen sein.

Pumpenmembran mit MFC.jpg

© Dätwyler 

Intelligente Materialsubstitution für einen geringeren Energiebedarf

In sämtlichen Industriebereichen werden Förderbänder zum schnellen und sicheren Transport von Gütern eingesetzt. Eine einfache Variante der von der JÄGER Group hergestellten Förderrollen besteht aus einem Stahlrohr, welches mit einer dicken Gummischicht umspritzt wird. Im Einsatz sorgt das Stahlrohr für die Kraftübertragung auf dem Förderband und die Gummischicht für einen ruhigen und sicheren Betrieb der Bänder. Allerdings sorgt die dicke Gummischicht für ein hohes Gewicht und damit für unnötig hohes Anlaufmoment im Betrieb. Auch sind die Heizzeiten zum Vulkanisieren des Gummis sehr lang und damit entsprechend mit hohen Energieverbräuchen verbunden. Aus diesen Gründen stellten sich die Expertinnen und Experten der JÄGER Group der Aufgabe, das Gewicht der Einzelrollen zu reduzieren um Produktions- und Betriebskosten sparen zu können. Dabei wurde die schwere Vollgummirolle durch eine wesentlich leichtere „Speichen-Konstruktion“ aus Kunststoff ersetzt, welche als Unterbau dient. Auf diese Kunststoffkomponente wurde anschließend eine dünne Gummischicht vulkanisiert. Dadurch bleibt das gute Dämpfungsverhalten des Bauteils bei gleichzeitig geringerem Gewicht weiterhin erhalten. Auch die Heizzeiten konnten somit signifikant reduziert werden.

JÄGER Walze.png

© JÄGER Group