Studienbereiche

Hier finden Sie nähere Informationen zum Inhalt des Studiums.

A Grundlagen der Chemie und Technologie Kautschukartiger Werkstoffe

A.1 Synthese und Strukturen von Polymeren (1 SWS*)

Chemische Bindung (Konstitution, Konfiguration, Konformation, Taktizität)
Grundzüge der chemischen Synthese von Polymeren und der Kinetik von Polymerisationsreaktionen (Stufenwachs-tumsreaktionen und Kettenwachstumsreaktionen, Überträger, lebende Polymerisation)
Copolymere (statistisch, Pfropf- und Blockcopolymere)
Polymerisationstechniken (u.a. Emulsionspolymerisation, Lebend anionische Polymerisation)
Vernetzte Polymere (chemische und physikalische Vernetzung, Entropieelastizität)
Einführung in die Thermodynamik von Polymerlösungen, Polymerschmelzen und Polymermischungen
Zusammenhänge zwischen chemischer Konstitution und physikalischen Eigenschaften von Polymeren

A.2 Elastomermischungen ohne und mit Zuschlagstoffen (1 SWS*)

Grundlagen der Verträglichkeit von Polymeren
Methoden zur Beurteilung der Verträglichkeit und Phasenmorphologie
Thermodynamische und rheologische Einflüsse auf die Phasenmorphologie
Grenzflächen
Polymer-Füllstoff-Wechselwirkung
Auswirkungen der Dispersion und Verteilung von nanoskaligen Füllstoffen auf Vulkanisateigenschaften

A.3 Analyse von Polymeren und Elastomeren (1 SWS*)

Strategie und Methoden zur Elastomeranalyse und zur Rohstoffcharakterisierung
Grundlagen von Analysenmethoden
Bestimmung von Polymeren, Füllstoffen und niedermolekularen Elastomerinhaltsstoffen, (z. B. Beschleuniger, Alterungsschutzmittel, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel)
Charakterisierung der Mikrostruktur und Molmasse von Polymeren
Chemische Charakterisierung von Netzwerken
Umwelt-/Gefahrstoffanalytik im Bereich Elastomere
Schadensanalyse
Grundlagen zur Qualitätssicherung in der Analytik
Praktische Übungen/Demonstrationen

A.4 Physikalische Eigenschaften von Polymeren (1 SWS*)

Lineares viskoelastisches Verhalten
Empirische und molekulare Beschreibung mechanischer Relaxationsvorgänge
Der Glasprozess
Äquivalenz von Frequenz und Temperatur
Einfluss molekularer Größen wie Molekulargewicht, Netzstellenstrukturdichte, Wechselwirkung mit Füllstoffen auf makroskopische Eigenschaften
Deformationsverhalten im nichtlinearen Deformationsbereich
Theorien zur Elastomerelastizität, Weiterreißverhalten von Netzwerken auf Basis des Griffithschen Energiekriteriums

*1 SWS = 1 Semesterwochenstunde entspricht 12 Vorlesungen à 45 Minuten.

B Chemie und Technologie des Kautschuks

B.1 Herstellung und Eigenschaften natürlicher und synthetischer Kautschuke (1,5 SWS*)

Reifenkautschuke (NR, IR, E-SBR, SSBR)
Spezialkautschuke (CR, NBR, EPDM, (X)IIR
Spezialitäten (HNBR, FKM, EVM, Q)
TPEs
Nomenklatur
Kautschukmarkt
Chemische und technische Aspekte großtechnischer Produktionsverfahren sowie einzelner Verfahrensschritte, wie Emulsionspolymerisation, Lösungspolymerisation, Dispersions-/Slurrypolymerisation
Polymermodifikation
Radikalische, anionische, kationische und Ziegler/Natta- Polymerisation
Homo-, statistische Copolymere, Blockcopolymere
Chemische Einheitlichkeit
Möglichkeiten zur Beeinflussung der molekularen Struktur von Polymeren und Konsequenzen für die Rohkautschuk und Vulkanisateigenschaften

B.2 Technologie der Elastomerverarbeitung – Compounding, Füllstoffe, Chemikalien

B.2.1 Vulkanisation (1 SWS*)

Vulkanisation mit Schwefel, Thiazole und Sulfenamide
Beschleuniger für die Vulkanisation
Vulkanisationsharze
Halogene als Vulkanisationsbindung
Vernetzung mit Peroxiden

B.2.2 Anwendungsbezogene Rezepturgestaltung und Compounding zur Elastomerherstellung (2 SWS*)

Werkstoffentwicklung bzw. Compounding als Spezifikum der Kautschukindustrie
Vernetzung von Kautschuken zu Elastomeren
Abhängigkeit der Werkstoffeigenschaften von Vernetzungsgrad/-art und von Rezepturbestandteilen
Bindung von Elastomerwerkstoffen an Festigkeitsträgern
Herstellung von Gummi-Metall-Formteilen
Herstellen von Kunststoff-Elastomer-Verbundsystemen
Compoundingübungen

B.2.3 Füllstoffe in der Elastomertechnologie (1 SWS*)

Grundzüge der Vulkanisation
Vernetzungsdichte und Rheometrie
Nomenklatur von Füllstoffen
Märkte
Herstellung von Industrierußen, Silica und Silanen
Morphologische und chemische Charakterisierung von Industrierußen und Silica
Verstärkungsmechanismus von Füllstoffsystemen
Funktionsmechanismus und Einsatzmöglichkeiten von Silanen

B.2.4 Chemische Reaktionen in der Elastomerverarbeitung (1 SWS*)

Thermooxidative Alterung (Reaktionsmechanismen, Antioxidantien, Metalldesaktivatoren)
Photooxidative Alterung (Reaktionsmechanismen, UV-Absorber, Quencher)
Ozonolyse (Reaktionsmechanismus, Ozonschutz)
Verbrennungsprozesse (Modelle, Reaktionen, Flammschutz)
Verarbeitungshilfsmittel (Gleitmittel, Weichmacher, Verträglichmacher)
Coagenzien

B.2.5 Umweltrelevante Aspekte bei Compounding und Entsorgung (1 SWS*)

Allgemeine Übersicht
Umwelt als Aspekt der Unternehmensführung
Gesetzliche Regelungen
Gefahrstoffe in der Kautschukindustrie
Vermeidung von Belastungen
Verwertungsmethoden und Recycling-Verfahren
Umweltnormen und Öko-Audits

B.3 Festigkeitsträger für Elastomerprodukte (1 SWS*)

Faserpolymere (Textil) und Stahl als Basis für Festigkeitsträger in der Elastomermatrix
Chemische Zusammensetzung, Herstellung und Vergleich der Eigenschaften
Spinnverfahren, Ziehprozesse sowie Kordieren
Weben und Oberflächenaktivierung
Haftsysteme und Testmethoden
Produktadaptierte Konstruktionen und wesentliche Anwendungsgebiete

B.4 Verfahren zum Prüfen von Kautschuk und Elastomeren (1 SWS*)

Interpretieren von Prüfergebnissen im Hinblick auf die Aussagefähigkeit über das Verhalten von gummielastischen Werkstoffen unter Einsatzbedingungen
Physikalische Grundbegriffe (z. B. Glasumwandlung, Nebenrelaxation)
Prüfung rheologischer, viskoelastischer und mechanischtechnologischer Eigenschaften von Kautschuk, unvulkanisierten Mischungen und Elastomeren, vornehmlich nach ISO-Methoden
Dynamische Prüfungen, Elastizitäts- und Schubmodulmessungen, Dynamisches Risswachstum
Physikalische Grundlagen

*1 SWS = 1 Semesterwochenstunde entspricht 12 Vorlesungen à 45 Minuten.

C Verfahren und Produktionstechnik der Kautschukverarbeitung

C.1 Verfahrenstechnische Grundlagen der Kautschukverarbeitung (1 SWS*)

Vorlesung: Verfahrenstechnische Grundlagen der Kautschukverarbeitung (1 SWS*)

Verfahrenstechnische Grundlagen des Fließens viskoser und viskoelastischer Fluide
Dissipation, Energietransport und Wärmeübergang
Rheologie und Rheometrie
Scherviskosität, Viskoelastizität, Wandgleiten
Fließen durch Rohre, Kanäle, Düsen, Kalanderspalte, Ringspalte, Schneckenkanäle
Auslegung von Werkzeugen und Verteilergeometrien
Numerische Berechnung von Strömungsfeldern (CFD), Grundlagen, Randbedingungen und Beispiele

C.2 Verfahrens- und Produktionstechnik in der Kautschukverarbeitung: Halbzeugherstellung (1 SWS*)

Herstellung von Kautschukmischungen und deren Weiterverarbeitung zu Halbzeugen, insbesondere durch Kalandrieren und Extrudieren
Verformungs- und Fließverhalten unvulkanisierter Kautschukmischungen
Zusammenhänge zwischen den werkstoff-, maschinen-, und verfahrensspezifischen Parametern und den angestrebten Produkteigenschaften auf der Grundlage physikalischer Gesetzmäßigkeiten und praktischer Erfahrung
Verfahrenstechnik zur Herstellung von Kautschukmischungen

C.3 Konstruktion und Herstellung technischer Elastomerprodukte (1 SWS*)

Die Prozesskette in der Elastomerverarbeitung
Grundlagen Vulkanisation im Werkzeug
Compression Moulding-Verfahren
Transfer Moulding-Verfahren
Vergleich/Bewertung der Verfahren
Sonderverfahren TPE-Verarbeitung
Gummi-Metall-Verbunde
Rohlingsvorbereitung
Fehleranalyse
Prozessdatenerfassung, Prozessanalyse
Heizzeitrechner
Werkzeugtechnik
Folgeprozesse, Endbearbeitung

C.4 Möglichkeiten der numerischen Simulation zur Absicherung (1 SWS*)

Analytische vs. numerische Auslegung
Grundlagen der Mechanik
Diskretisierungsverfahren
Finite Elemente Methode
Probleme und Lösungsmöglichkeiten bei der numerischen Beschreibung von elastomeren Materialgesetzen
Bestimmung von Materialparametern
Funktionsuntersuchung von statischen Dichtungen
Dynamisches Verhalten von Elastomerbauteilen
Einbauraumuntersuchungen
Automatische Formoptimierung eines Aggregatelagers
Fertigungssimulation für Elastomerbauteile
Mehrkörperdynamik: Auslegung eines Motorlagerungssystems und eines Riementriebes

*1 SWS = 1 Semesterwochenstunde entspricht 12 Vorlesungen à 45 Minuten.

D Konstruktionsgrundlagen und Eigenschaften von Elastomerprodukten

D.1 Federelemente – Schwingungs- und Lagerungstechnik (1 SWS*)

Konstruktion von Metallgummikomponenten zur Schwingungs- und Geräuschisolation
Gestaltung funktionsgerechter Produkte
Einfluss der Konstruktion auf Funktion und Haltbarkeit
Systemauslegung für Motorlagerung und Radaufhängung
Rechnerische Möglichkeiten zur Lebensdauervorhersage
Erläuterung des physikalischen Prinzips der Schwingungsisolation
Einführung in die Fahrzeugakustik
Luftfedern für den Fahrzeugbau
Einführung in die Herstellung von Antriebsriemen
Federelemente – Grundlagen und Lebensdauer
Schwingungsisolation und Akustik

D.2 Konstruktionsgrundlagen, Eigenschaften und Herstellverfahren für Reifen (1 SWS*)

Geschichtlicher Rückblick mit Einführung in die Funktion des Reifens
Reifenaufbau und Materialien
Kräfte im Reifen
Entwicklung und Prüfung
Runderneuerung, Marktentwicklung
Normen und Vorschriften
Reifentypen
Reifenkonstruktion und -aufbau samt Funktion der einzelnen Bauteile
Aufstandsfläche und Straßenkontakt
Reifenherstellung
Labor- und Straßenprüfungen/Reifengeräusche
Fahrdynamik
Reifenprobleme
Notlaufkonzepte
Wiederverwertung

D.3 Dichtungen aus Elastomeren – Grundlagen und Anwendungen (1 SWS*)

Vulkanisation und kontinuierliche Herstellverfahren
Chemie und Verfahren der Vulkanisation
Vernetzung bei Umgebungsdruck und niedrigem Druck
Gummiwerkstoffverbunde (Allgemeines, Karosseriedichtungen, Technische Schläuche)
Dichtsysteme und deren Einteilung
Allgemeine Grundlagen der Dichtungstechnik
Dynamische Dichtsysteme (Radialwellendichtring, Gleitringdichtung, Stangen- und Kolbendichtung, Ventilschaftdichtung)
Statische Dichtsysteme (Grundlagen, O-Ring, Zylinderkopfdichtungen)

D.4 Qualitätsmanagement in der Kautschukindustrie (1 SWS*)

Qualitätssicherung in der kautschukverarbeitenden Industrie
Qualitätssicherungssysteme
Elemente der Qualitätssicherung
Prozessregelung, Total Quality Management, statistische Verfahren
Qualitätsförderung
Selbstprüfung
Qualität und Recht, Qualität und Umwelt, Umweltmanagement

*1 SWS = 1 Semesterwochenstunde entspricht 12 Vorlesungen à 45 Minuten.

ÜBUNGEN UND DEMONSTRATIONEN AN KAUTSCHUKVERARBEITUNGSANLAGEN UND MESSGERÄTEN

Die Übungen und Demonstrationen werden am Deutschen Institut für Kautschuktechnologie e.V. (DIK), Hannover durchgeführt.

Mikroskopie

Vorstellung der Funktionsweise unterschiedlicher mikroskopischer Methoden (z.B. Lichtmikroskopie, TEM, AFM, REM, EDX): Erläuterung der Probenpräparation sowie deren Auswertung mit Hilfe einer Bildverarbeitung.

Verarbeitung

Spritzgießen, Innenmischer, Walze, Extrusion, Extruder-Zahnradpumpenkombination, Kalander, 3D-Druck

Dynamisch-mechanische Untersuchungen an Elastomeren

Messung des dynamischen Schubmoduls (DMA, RPA) und des Verlustfaktors in Abhängigkeit von der Temperatur, der Frequenz und der Amplitude (Payne Effekt).

Physikalische Prüfung

Messung der Härte, Zugfestigkeit, Rückprallelastizität, DVR, Abrieb, Quellung, Alterungsbeständigkeit, Lichtechtheit und Ozonbeständigkeit mit den aus der Vorlesung bekannten Messtechniken. Außerdem Messung der dynamischen Beständigkeit mittels De Mattia, Flexometer und Tear Analyzer.

Elastomeranalytik

Analyse extrahierbarer Mischungsbestandteile, Polymer- und Elastomercharakterisierung (z. B. mittels TEM, NMR, GC-MS, LC-MS, IR, TGA, DSC)

Compounding

Entwicklung eines Radialwellendichtring-Materials aus NBR