1 Wilmix esimerkki pitkäntähtäyksen yliopistoyhteistyöstä kumialan tutkimuksessa Jyrki Vuorinen TTY
2 Mikä Wilmix? Wilmix - The development of efficient and environmentalfriendly new elastomer based materials and their mixing technologies Tekes-projekti Kesto 1.9.2008-31.12.2012 Yhteistyökumppanit:
WILMIX 3 erillistä projektia yhteistyötä tehden 3 Rinnakkaishanke Yrityksillä ja TTY:llä omat tutkimus- ja tuotekehityshankkeet samaan aihealueeseen liittyen Yritykset hoitavat omat projektinsa sekä osallistuvat yliopiston projektin toimintaan Esim. Edustajat johtoryhmässä TTY:ltä asiantuntijat yritysten käytettävissä Projektin sisällä ei rahanvaihtoa yritysten ja yliopiston välillä
4 Tavoitteet TTY:n/Suomen kumitutkimuksen herättäminen
5 Tavoitteet Recycling and reutilization of cured and uncured production waste Improvement of mixing with special focus on dispersion of new fillers and first batch variation New types of fillers with good dispersion after one-step mixing in an optimized process, giving optimal product performance
6 Yhteistyö TTY:n ja yritysten välillä Johtoryhmän kokoukset 2-3 kertaa vuodessa (yht. 8 pidetty) Esitellään projektien edistyminen Tutkimuspalaverit Esitellään tutkimustuloksia tarkemmin Pohditaan tulevia toimenpiteitä Yhteisiä sekoituksia ja testauksia Yritykset ovat voineet hyödyntää TTY:n laitteita ja TTY yritysten laitteita ja raaka-aineita Yhteisiä aktiviteetteja työn ulkopuolella
7 Kansainvälinen yhteistyö Vieraileva professori Wilma Dierkes Twenten yliopisto Vieraileva asiantuntija Amit Das Leipniz institute of polymer research Dresden
8 Wilma Dierkes
9 Wilma Dierkes Jyrki Vuorinen
10 Amit Das Education: Ph. D. Indian Association for the Cultivation of Science, Jadavpur, Kolkata, India 2003. M. Sc. Physical Chemistry, Visva-Bharati University, 1997. B. Sc. Chemistry with minors in Physics and Mathematics, University of Calcutta, 1991. Work: 2005- Leibniz- Institut für Polymerforschung Dresden e.v., Germany as a Scientist 2011- Guest Scientist in Tampere University of Technology, Tampere, Finland 1999-2005 Indian Association for the Cultivation of Science, Jadavpur, Kolkata, India as a Research Scholar 1997-1999 Electrochemical Laboratory, Department of Chemistry, Visva-Bharati University, Santiniketan, India as a Research Assistant (DST)
11 Kansainvälinen yhteistyö Tutkijavierailut Twenten yliopistoon 9.-26.1.2011 15.-31.9.2011
12 Kansainvälinen yhteistyö Täyteaineiden plasmakäsittelyt Twenten yliopistossa Myös Leipniz institute of polymer research Dresdenin laitteistoilla on tehty testejä projektille North European PhD Seminar kesäkuussa 2012
13 Parempia resursseja... Krupp Elastomertechnik GK 1.5 E MV 2000 Mooney Viscometer
14 Projektissa toteutettuja työvaiheita Noen korvaaminen nanotäyteaineilla Nanosavet Hiilinanoputket Kalsiumkarbonaatti Nanotäyteaineiden pintakäsittely Titanaatit Silaanit Plasma Sekoitusmenetelmän vaikutus kuminanokomposiitin ominaisuuksiin Johtoryhmä hyväksyy tutkimussuunnitelman
15 Julkaisut TTY:n tutkimus pääsääntöisesti julkista Johtoryhmä voi julistaa jotkut tulokset salassa pidettäväksi Esimerkkejä julkaisuista: Esitelmä: "Reinforcement effect of plasma modified halloysite nanotubes in a carbon black filled natural rubber-butadiene rubber matrix", the 180 th Technical meeting of the ACS Rubber Division (Cleveland, USA, October 11-13 2011). Artikkeli: "Synergistic Effect of Plasma Modified Halloysite Nanotubes and Carbon Black in Natural Rubber -Butadiene Rubber Blend", Journal of Applied Polymer Science, revised. Artikkeli: "Influence of nanoclay carbon black as hybrid filler on mechanical and vulcanization behavior of natural rubber compounds", Polymer Engineering and Science, revised. 3 artikkelia ja konferenssiesitys työn alla
16 Plasmakäsittelyn vaikutus kumin ominaisuuksiin Py = pyrrole Thi = thiophene
17 Plasmakäsittelyn vaikutus kumin ominaisuuksiin CB HNT Thi90-HNT Py90-HNT CB HNT Thi90-HNT Py90-HNT
Sample Vulkanoinnin kinetiikkaa E a, kj/mol CB 50 phr Torque (dnm) 12 10 8 6 d dt 0.6 0.4 140 o C 150 o C 160 o C 4 0.2 2 140 C 150 C 160 C 0 10 20 30 40 50 600.0 0.0 0.2 0.4 Time (min) 0.6 0.8 1.0 18 NR-CB 67 NR-CB-clay(QUAT) 52 NR-CB-clay(PA) 54 CB 40 phr Clay (PA)10 phr CB 40 phr Clay (QUAT)10 phr Torque (dnm) Torque (dnm) 8 7 6 5 4 3 0.2 2 140 150 1 160 0 10 20 30 40 50 600.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Time (min) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 Time (min) 140 C 150 C 160 C d dt d dt 0.6 0.4 0.8 0.6 0.4 0.2 140 o C 150 o C 160 o C 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 140 o C 150 o C 160 o C Quat = ammonium salt treatment PA = octadecylamine treatment
19 Projektin aikana toteutuneet diplomityöt 5 diplomityötä Diplomitöitä tehty sekä TTY:n että yritysten projekteille Marju Kanerva: Formulating rubber compounds of pneumatic tyres with functional materials Tommi Seppä: The effect of different nanofillers on properties and mixing of ethylene propylene diene rubber Mira Hyvönen: Batch to batch consistency in rubber mixing Janak Sapkota: Influence of clay modification on curing kinetics of natural rubber nanocomposites Juuli Wacker: Surface modification of microcrystalline cellulose for achieving better interactions with rubber
Nanotäyteaineiden vaikutus EPDM:n ominaisuuksiin 20 13 18 Tensile strength, MPa 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer Clay CNT CaCO 3 MMT clays Tear strength, kn/m 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer Clay CNT CaCO 3 MMT clays 70 30 60 25 Hardness, Shore A 50 40 30 20 Compression set, % 20 15 10 10 5 0 CB Halloysite Baytubes Multifex Nanifil 5 Nanofil 116 Nanomer Clay CNT CaCO 3 MMT clays 0 CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer Clay CNT CaCO 3 MMT clays
21 Projektin hyödyt Yritykset hyödyntävät TTY:n tutkimustuloksia tuotekehityksessä ja tuotannossa Useimmat diplomityöntekijät palkattu yrityksiin töihin Kumitietämys lisääntyy Resurssien parantuminen Yritysten kilpailukyky lisääntyy Kansainvälinen verkostoituminen
22 Kiitos!