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25.03.2021

Fraunhofer-Institute entwickeln neue Technologien für eine grüne Chemie

Produktionsketten defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung etablieren – die chemische Industrie hat sich in Sachen Nachhaltigkeit ehrgeizige Ziele gesetzt. Unterstützung bei diesem Prozess leisten ab sofort neun Institute der Fraunhofer-Gesellschaft: Im Leitprojekt ShaPID wollen sie ihre Forschungsaktivitäten für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre Beziehungen zur Branche stärken.

»Konkret wollen wir zeigen, dass eine nachhaltige, grüne Chemie durch praxisnahe technologische Innovationen möglich ist«, erläutert Prof. Ulf-Peter Apfel vom Fraunhofer UMSICHT, einem der beteiligten Institute. »Auf Grundlage der international anerkannten „12 Principles of Green Chemistry“ wollen wir gemeinsam neue Methoden und Technologien entwickeln.« Im Fokus der Forschende stehen dabei vier komplementäre Bereiche: (1) die Synthese-, Reaktions- und Katalysetechnik, (2) die kontinuierliche Prozess- und Verfahrenstechnik, (3) die Modellierung, Simulation und Prozessoptimierung sowie (4) die Digitalisierung und Automation.

Produktionsketten defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung etablieren – die chemische Industrie hat sich in Sachen Nachhaltigkeit ehrgeizige Ziele gesetzt. Unterstützung bei diesem Prozess leisten ab sofort neun Institute der Fraunhofer-Gesellschaft: Im Leitprojekt ShaPID wollen sie ihre Forschungsaktivitäten für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre Beziehungen zur Branche stärken.

»Konkret wollen wir zeigen, dass eine nachhaltige, grüne Chemie durch praxisnahe technologische Innovationen möglich ist«, erläutert Prof. Ulf-Peter Apfel vom Fraunhofer UMSICHT, einem der beteiligten Institute. »Auf Grundlage der international anerkannten „12 Principles of Green Chemistry“ wollen wir gemeinsam neue Methoden und Technologien entwickeln.« Im Fokus der Forschende stehen dabei vier komplementäre Bereiche: (1) die Synthese-, Reaktions- und Katalysetechnik, (2) die kontinuierliche Prozess- und Verfahrenstechnik, (3) die Modellierung, Simulation und Prozessoptimierung sowie (4) die Digitalisierung und Automation.

Vom grünen Rohstoff zum grünen Produkt
Die Anwendung der neuen Technologien und Methoden soll im technischen Maßstab an drei Referenzprozessen demonstriert werden, die unterschiedliche Produktsparten der Chemie adressieren: Bei »Green Plastics« geht es um die Gestaltung neuer Polymere aus CO2 und biogenen Rohstoffquellen, während bei »Green Monomers« energieeffiziente Synthesen von Monomeren aus nicht-fossilen Rohstoffen beleuchtet werden. Last but not least wird bei »Efficient Building Blocks« der Einsatz hochreaktiver Moleküle für die atomeffiziente Synthese untersucht. »Alle drei Prozesse beschreiten den Weg vom grünen Rohstoff über eine grüne Prozessführung bis hin zu grünen Produkten«, so Ulf-Peter Apfel. »Die Entwicklung wird eng sowohl von Life Cycle Assessments und Systemanalysen als auch von REACh-Bewertungen und (Öko-)Toxizitätsvorhersagen begleitet.«

Die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT konzentrieren sich im Rahmen von ShaPID auf die Etablierung von Demonstratoren im Bereich »Green Monomers«. »Dabei geht es vor allem um die alternative Synthese von 1,4-Butadien und Diolen – allesamt wichtige Verbindungen für die chemische Industrie – aus nachwachsenden Rohstoffen über neue thermische und elektrochemische Pfade«, erklärt Dr. Barbara Zeidler-Fandrich.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

MaruHachi/AMAC: High-temperature thermoplastic tapes and laminates (c) MaruHachi
16.02.2021

MaruHachi/AMAC: High-temperature thermoplastic tapes and laminates

With their recently installed high-temperature unidirectional tape line, Japan-based composites manufacturer MaruHachi enables new opportunities for high-end applications in demanding market segments like aerospace, automotive or others outperforming traditional materials based on PP and PA which are already widely available.

In the first phase, MaruHachi will produce up to 40 tons/year and focuses now specifically on high-temperature thermoplastic uni-directional (UD) tapes and multi-layer sheet laminates. The material is based on high-performance fibers like carbon, aramid, glass or natural fibers and the matrix can be high-performance polymers like PPS, PEEK or other higher temperature polymers, which are much tougher than epoxies and easy to recycle. With a width of 500 mm, a specific weight from 60 to 350 g/m2, depending on the chosen material, the lines can operate under temperatures up to 420 degrees Celsius. Working under these extremely high temperatures allows for better material properties of the final application, higher performance, increased resistance and integrated high-performance functionalities e.g. by overmoulding.

With their recently installed high-temperature unidirectional tape line, Japan-based composites manufacturer MaruHachi enables new opportunities for high-end applications in demanding market segments like aerospace, automotive or others outperforming traditional materials based on PP and PA which are already widely available.

In the first phase, MaruHachi will produce up to 40 tons/year and focuses now specifically on high-temperature thermoplastic uni-directional (UD) tapes and multi-layer sheet laminates. The material is based on high-performance fibers like carbon, aramid, glass or natural fibers and the matrix can be high-performance polymers like PPS, PEEK or other higher temperature polymers, which are much tougher than epoxies and easy to recycle. With a width of 500 mm, a specific weight from 60 to 350 g/m2, depending on the chosen material, the lines can operate under temperatures up to 420 degrees Celsius. Working under these extremely high temperatures allows for better material properties of the final application, higher performance, increased resistance and integrated high-performance functionalities e.g. by overmoulding.

Since 2017, MaruHachi Group is active in the European market in cooperation with Dr. Michael Effing,the CEO of AMAC GmbH, who advises and supports the company strategically. The established, family-owned MaruHachi Group has a strong history in automotive and medical textiles and has been active in the innovative composites market for more than 15 years.

Toshi Sugahara, CEO of MaruHachi: “For many years, we have already been cooperating with domestic and international partners on high-demand applications and therefore, MaruHachi decided now to invest over 1 million EUR in this new line in phase 1, including a funding participation from the Japanese government NEDO. New developments in phase 2 will be be undertaken by end of 2021 on the downstream technologies like the automated preforming and consolidation. With our new products, we want to contribute to significant weight reductions of the final products, thus improve energy efficiency while offering a cost-efficient and high-quality solution.”

Dr. Effing, CEO of AMAC GmbH confirms: „The focus on the niche of high-temperature products based on PPS and PEEK allows MaruHachi on very demanding high-end applications such as structural frames on space and aircrafts, aircraft seats or engine components etc. The tapes are fully recyclable and can be processed e.g. with high-speed with laser-based tape placement machines and robots.”

Source:

AMAC GmbH

21.01.2021

Toray Industries, Inc: Textil inspiriert von japanischem Papier

Ein neu entwickeltes Gewebe des Materialtechnologiekonzerns Toray verbindet Haptik und Struktur von handgeschöpftem japanischem Papier mit moderner Funktionalität.

Mit Camifu präsentiert Toray Industries, Inc. ein neuartiges Polyester-Filamentgewebe inspiriert von der Optik und Haptik japanischen Papiers. Das Material basiert auf dem patentierten Mehrkomponenten-Spinnverfahren NANODESIGN, das es Toray erlaubt, unterschiedliche Polymere innerhalb einer Faser präzise anzuordnen und zu formen. Die resultierende Struktur mit ihren feinen Unebenheiten ist der von handgeschöpftem Papier nachempfunden, weist jedoch zugleich die Weichheit und den Komfort synthetischer Fasern auf.

Mithilfe des NANODESIGN-Verfahrens entwickelte Toray eine Faser mit einer flachen, C-förmigen Querschnittstruktur, die drei unterschiedliche Polymere miteinander verbindet. In der Fasermitte befindet sich ein lösliches Polymer, rechts und links davon sind Polymere mit unterschiedlichen Wärmeschrumpfungseigenschaften angeordnet. Eines der Polymere wurde dabei aus recycelten Folienresten hergestellt, um die Nachhaltigkeit von Camifu zu erhöhen.

Ein neu entwickeltes Gewebe des Materialtechnologiekonzerns Toray verbindet Haptik und Struktur von handgeschöpftem japanischem Papier mit moderner Funktionalität.

Mit Camifu präsentiert Toray Industries, Inc. ein neuartiges Polyester-Filamentgewebe inspiriert von der Optik und Haptik japanischen Papiers. Das Material basiert auf dem patentierten Mehrkomponenten-Spinnverfahren NANODESIGN, das es Toray erlaubt, unterschiedliche Polymere innerhalb einer Faser präzise anzuordnen und zu formen. Die resultierende Struktur mit ihren feinen Unebenheiten ist der von handgeschöpftem Papier nachempfunden, weist jedoch zugleich die Weichheit und den Komfort synthetischer Fasern auf.

Mithilfe des NANODESIGN-Verfahrens entwickelte Toray eine Faser mit einer flachen, C-förmigen Querschnittstruktur, die drei unterschiedliche Polymere miteinander verbindet. In der Fasermitte befindet sich ein lösliches Polymer, rechts und links davon sind Polymere mit unterschiedlichen Wärmeschrumpfungseigenschaften angeordnet. Eines der Polymere wurde dabei aus recycelten Folienresten hergestellt, um die Nachhaltigkeit von Camifu zu erhöhen.

Werden diese angrenzenden Polymere wärmebehandelt, verbiegen sie sich entsprechend ihrer jeweiligen Wärmeeigenschaften entlang der Faser. In Verbindung mit der flachen Querschrittstruktur erzeugt dies eine einzigartige Verdrehung und Ausdehnung.
So entstehen Faserbündel mit unregelmäßigen Hohlräumen, die für die charakteristische Unebenheit des Materials sorgen.

Der hohe Anteil an Hohlräumen verleiht dem Gewebe eine leichte und zugleich robuste Haptik, die der von japanischem Papier entspricht. Auch optisch folgt Camifu diesem Vorbild: Die Fasern enthalten unterschiedlich eingefärbte oder einfärbbare Polymere, die sich nicht aneinander ausrichten.

Camifu eignet sich damit für Anwendungen in der Herren- und Damenoberbekleidung, darunter Hemden, Blusen, geschnittene und genähte Kleidungsstücke. Das Unternehmen plant, Camifu ab Frühjahr/Sommer 2022 auf den Markt zu bringen

Source:

Storymaker GmbH