Zugl.: Hannover, Universiẗat, Diss.

Gummiwerkstoffe zeigen unter Belastung ein hochkomplexes Verhalten. Besonders markant sind dabei die von der Belastungsgeschichte und Belastungsrichtung abhängigen Entfestigungseffekte. Für die Entwicklung zuverlässiger und optimierter Produkte aus Gummi ist ein vertieftes Verständnis dieser Eigenschaften essentiell. Sie lassen sich aber nur schwer mit den Eigenschaften der bei der Herstellung des Werkstoffs verwendeten Grundkomponenten in Zusammenhang bringen. Die genauen Vorgänge auf molekularer Ebene, die zu dem typischen Materialverhalten führen, sind unbekannt. In der Arbeit wird als Erklärungsansatz die von Ihlemann entwickelte Theorie selbstorganisierender Bindungsmuster untersucht. Die zentrale These der Theorie besagt, dass sich unter Deformation infolge eines Selbstorganisationsprozesses eine inhomogene Verteilung schwacher physikalischer Bindungen im Material einstellt. Dieses Bindungsmuster verändert sich mit dem Deformationsvorgang und stellt damit das Gedächtnis des Materials dar. In der Arbeit werden zunächst allgemeine Aspekte selbstorganisierender Systeme untersucht und die Theorie anschließend unter diesen Aspekten analysiert. Außerdem wird der Erklärungsansatz geeignet erweitert und demonstriert, dass sich auch neue messtechnische Befunde damit problemlos erklären lassen. Insgesamt wird gezeigt, dass die Theorie selbstorganisierender Bindungsmuster als überzeugende Begründung für eine Vielzahl beobachteter Eigenschaften von Gummiwerkstoff geeignet ist. Um die Theorie zu testen, wurde ein Simulationsprogramm erstellt. Es verwendet eine starke Abstraktion der Molekularstruktur von gefülltem Gummiwerkstoff. Die einzelnen Modellelemente wurden dabei so einfach wie möglich gehalten. Sie sind alle elastisch, es existiert aber eine Regel zum dynamischen Einfügen und Entfernen der physikalischen Bindungen. Daher können alle inelastischen Eigenschaften des Modells direkt mit einer Veränderung der Bindungsstruktur assoziiert werden. Es werden Verfahren vorgestellt, mit denen die zeitliche und deformationsabhängige Evolution des Modellzustands verfolgt werden kann. Damit werden die Abläufe von Messungen nachgebildet. Die Resultate der Simulation werden mit den Messergebnissen verglichen. Dabei zeigt sich, dass mit dem Programm eine Vielzahl typischer inelastischer Eigenschaften von gefülltem Gummiwerkstoff reproduziert werden kann. Dieses Resultat ist bemerkenswert, weil keines der Grundelemente des Modells diese Eigenschaften aufweist. Eine Analyse des Modells zeigt eindeutig, dass das Modellverhalten auf einem Selbstorganisationsvorgang des Modellelements, welches die physikalischen Bindungen repräsentiert, basiert. Der Selbstorganisationsvorgang verläuft genau so, wie von der Theorie vorhergesagt. Die erstaunliche Ähnlichkeit zum Materialverhalten und die geringe Anzahl von getroffenen Annahmen ist ein starkes Indiz dafür, dass in Gummiwerkstoff ebenfalls ein solcher Selbstorganisationsprozess abläuft und das Materialverhalten maßgeblich beeinflusst. / Filled rubber material exhibits a complex behavior in mechanical testing. Especially characteristic is a softening of the material depending on direction and history of loading. For the development of reliable and optimized products deep knowledge about these properties is essential. They are, however, difficult to connect to the properties of the employed molecular components. Overall, the precise molecular scale processes which lead to the material behavior are unknown. In this work the theory of self-organizing linkage patterns by Ihlemann is investigated. Its central claim is, that under deformation a self-organization process occurs, which leads to an inhomogeneous distribution of weak physical links. This linkage pattern evolves during deformation and therefore represents the memory of the material. First of all, some general properties of self-organizing systems are considered. Thereafter, this theory is analysed under these aspects. Moreover, the approach is extended in order to explain some recent experimental observations. It is demonstrated that these new results clearly support the concept. Overall, it is shown that the theory of self-organizing linkage patterns is capable of explaining how a wide variety of material properties emerges from the microstructure. In order to test the theory, a simulation program is developed. It is based on an abstract model of the molecular structure of filled rubber. The model elements are kept as simple as possible. Their characteristic is always elastic. However, there is a rule for dynamically inserting and removing the model element representing the physical links. Hence, all inelastic properties of the model can be associated with a modification of the linkage structure. Algorithms for tracking the evolution of the linkage pattern over time and during a deformation process are presented. These allow to replicate the schedule of published experiments in simulation. The simulation can reproduce a wide variety of typical rubber properties. This is a remarkable result, as none of the basic model elements show any inelastic behavior. An analysis of the model shows clearly that the model behavior is due to a self-organization process based on the model element representing the physical linkages. The self-organization is structured exactly as predicted by the theory. The surprising similarity between simulation and experimental results and the small number of asumptions made lead to the conclusion that in filled rubber most probably such a self-organization process with decisive impact on the material properties is occuring.

With the population growing gradually and economy booming in the world, the need of textile product accordingly increases rapidly, which results in the big generation of textile waste. The disposal of textile waste brings in many adverse effects on environment, such as the landfill occupation. The production of textile product itself also causes much environmental concerning. In order to cope with the increasing textile waste and reduce the pressure of waste management, waste prevention is primary, as well as effective choice. The prevention of waste from textile can return ideal revenue from economic, social and environmental aspects. So many countries have conducted some researches and practices on the prevention of waste from textile. Sweden also has some existed prevention measures. But these prevention measures mainly focus on two stakeholders: consumer and charitable organization.  Associated with the practical situation in Sweden, some existed prevention measures are transferred to the Swedish circumstance and then suggest a new prevention scheme about textile waste in Sweden. The suggested prevention scheme is based on four stakeholders’ (designer, retailer, consumer, charitable organization) point of view.

The Shibori technique on modern furniture fabrics. A study in the name of chance. / <p>Presentation-framläggning via zoom-länk.</p>

Arbetet är till grund för högskoleingenjörsexamen i maskinteknik som har utförts tillsammans med Roxtec i Karlskrona. Roxtec ett är företag som tillverkar tätningar för kablar och rör. Det som utmärker Roxtec är att deras tätningsmoduler är uppbyggda av en multidiameter som gör det möjligt att anpassa storleken och få den bästa passningen som sluter helt tätt. En av Roxtecs produkter är en modulbaserd tätningsram som består utav en kompressions wedge, tätningsmoduler och stagbrickor som svetsas fast i väggen. När wedgen expanderar trycker den ihop tätningsmodulerna så att de blir tätt och som gör att det bildas ett internt tryck vilket gör att ramen deformeras något. Syftet med arbetet är att undersöka möjligheten att minska materialåtgången för en ram i rostfritt stål som utsätts för internt tryck från att wedgen expanderar och komprimerar tätningsmodulerna som trycks mot ramens sidor. Detta för att minska miljöavtrycket. För att undersöka möjlig materialminskning har ’Design Research Methodology’ används tillsammans med FEM analyser i Nastran. Praktiska tester har gjorts för att säkerställa simuleringens tillförlitlighet. Första analysen som gjordes i Nastran avsåg hur stor deformationen på ramen blev när den var belastad med tätningsmoduler och en kompressions wedge. För att kontrollera tillförlitligheten på modellen i simuleringen utfördes ett egenfrekvenstest och ett tryckprov. Egenfrekvenstestet genomfördes för att kontrollera att stålet hade rätt E-modul och tryckprovet för att undersöka att modellen utsattes för rätt tryck under belastning. Resultatet som påvisades är att det går att minska materialåtgången genom en global minskning av godstjockleken som varken påverkar funktionaliteten eller hållfastheten för ramen. Originalramen har en godstjocklek på 10 mm. De föreslagna dimensionerna för ramen baserat på resultaten från detta arbete är en godstjocklek på 4 mm och önskas en större säkerhetsmarginal kommer en godstjocklek på 5 mm att drastiskt minska spänningarna och deformationen för ramen.

Dieser Vortrag stellt einen neuartigen Prüfstand vor, mit welchem das Chip & Cut Verhalten von Elastomeren charakterisiert werden kann. Sowohl theoretischer Hintergrund als auch praktische Erkenntnisse werden diskutiert. Die Vorstellung der Praxisrelevanz dieser Untersuchungen steht im Fokus des Vortrags.

The aim of this study is focused on the experimental investigation of dynamic wear behavior of carbon black filled rubber compounds comprising pristine styrene butadiene rubber (SBR) together with incorporated SBR ground rubber (rubber powder). We also analyzed and described quantitatively the service conditions of some dynamically loaded rubber products, which are liable to wear (e.g. conveyor belts, tires). Beside the well-known standard test method to characterize wear resistance at steady-state conditions, we used an own developed testing equipment based on gravimetric determination of mass loss of rubber test specimen to investigate the influence of rubber powder content on dynamic wear depending on varying impact energy levels. Incorporation of SBR rubber powder in SBR rubber compounds increases wear. With increasing rubber powder content the wear at steady-state conditions progressively increases. However, the level of wear at dynamic loading conditions increases only once, but stays constant subsequently even with contents of incorporated rubber powder.

The aim of this study is concentrated on the experimental investigation of wear resistance of rubber powder modified rubber blends. Styrene-Butadiene-Rubber (SBR) blends applied for conveying belt top covers have been modified by ground rubber (rubber powder) based on SBR. We theoretically described the rubber wear mechanism due to loading conditions occurring at conveyor belts in the field, to simulate wear behavior of top cover rubber materials. An own developed testing equipment based on gravimetric determination of mass loss of rubber test specimen was used investigating dynamic wear with respect to fracture properties of top cover materials. Furthermore we investigated fatigue crack growth (FCG) data over a broad range of tearing energy by Tear Analyzer to characterize crack propagation behavior of rubber powder modified rubber blends. Thus, we demonstrate the influence of rubber powder on resistance against occurrence of fracture as well as dynamic wear as a function of the rubber powder content in rubber blends applied for conveying belt top covers.

Die Arbeit widmet sich der Problemstellung der Substitution des Primärrohstoffes Kautschuk durch Rezyklate in Form von Gummimehl. Die für das innerbetriebliche Recycling von Kleinchargen technischer Elastomere hier eigens konzipierte und umgesetzte Warmmahltechnologie dient zur Herstellung von Gummimehlrezyklat hoher Qualität aus Lkw-Altreifen. Hinsichtlich ausgewählter Verarbeitungs- und Materialkennwerte von Mischung und Vulkanisat werden die Auswirkungen der Zugabe von Rezyklaten und die wesentlichen Einflussgrößen des den Rezyklaten zugrunde liegenden Aufbereitungsprozesses – das Kryogenmahlverfahren bzw. die neu entwickelte Warmmahltechnologie – herausgearbeitet. Abschließend erfolgt die Formulierung materialspezifischer Versagensmechanismen, die das entsprechende Aufbereitungsverfahren der Rezyklate berücksichtigen. / The work is devoted to the problem of the substitution of the primary raw material rubber by recycled materials in the form of rubber powders. For the in-plant recycling of small batches of technical elastomers an ambient grind technology was specifically designed and implemented for making rubber powders of high quality out of used truck tires. In terms of selected processing and material characteristics of the mixture and the vulcanizate the influences of the addition of recycled material and the significant factors affecting the regeneration process underlying these recyclates – the cryogenic grinding versus the new developed ambient grinding technology – were worked out. Finally, the material-specific failure mechanisms were formulated, incorporating the regeneration process of such regenerated materials.

The aim of this study is concentrated on the experimental investigation of wear resistance of rubber powder modified rubber blends. Styrene-Butadiene-Rubber (SBR) blends applied for conveying belt top covers have been modified by ground rubber (rubber powder) based on SBR. We theoretically described the rubber wear mechanism due to loading conditions occurring at conveyor belts in the field, to simulate wear behavior of top cover rubber materials. An own developed testing equipment based on gravimetric determination of mass loss of rubber test specimen was used investigating dynamic wear with respect to fracture properties of top cover materials. Furthermore we investigated fatigue crack growth (FCG) data over a broad range of tearing energy by Tear Analyzer to characterize crack propagation behavior of rubber powder modified rubber blends. Thus, we demonstrate the influence of rubber powder on resistance against occurrence of fracture as well as dynamic wear as a function of the rubber powder content in rubber blends applied for conveying belt top covers.