1

23.4.2012

Wilmix – esimerkki pitkäntähtäyksen yliopistoyhteistyöstä kumialan tutkimuksessa

Jyrki Vuorinen TTY

Mikä Wilmix?

• Wilmix - The development of efficient and environmental-friendly new elastomer based materials and their mixingtechnologies

• Tekes-projekti• Kesto 1.9.2008 - 31.12.2012• Yhteistyökumppanit:

2

23.4.2012

3

WILMIX – 3 erillistä projektia yhteistyötä tehden

• 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

3

23.4.2012

Tavoitteet4

23.4.2012

TTY:n/Suomenkumitutkimuksen

herättäminen

Tavoitteet5

23.4.2012

New types of fillers with gooddispersion after one-step mixing in an optimized process, giving optimalproduct performance

Improvement of mixing withspecial focuson dispersion of new fillers and first batch variation

Recycling and re-utilization of curedand uncuredproduction waste

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

6

23.4.2012

7

23.4.2012

Kansainvälinen yhteistyö

Vieraileva professoriWilma DierkesTwenten yliopisto

Vieraileva asiantuntijaAmit DasLeipniz institute of polymer research Dresden

Wilma Dierkes8

23.4.2012

Wilma Dierkes

9

Jyrki Vuorinen 23.4.2012

Amit Das10

23.4.2012

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)

Kansainvälinen yhteistyö

• Tutkijavierailut Twenten yliopistoon• 9.-26.1.2011• 15.-31.9.2011

11

23.4.2012

Kansainvälinen yhteistyö

• Täyteaineiden plasmakäsittelytTwenten yliopistossa

• Myös Leipniz institute of polymer research Dresdenin laitteistoillaon tehty testejä projektille

• North European PhD Seminar kesäkuussa 2012

12

23.4.2012

Parempia resursseja...13

23.4.2012

Krupp Elastomertechnik GK 1.5 E MV 2000 Mooney Viscometer

Projektissa toteutettuja työvaiheita

• Noen korvaaminen nanotäyteaineilla• Nanosavet• Hiilinanoputket• Kalsiumkarbonaatti

• Nanotäyteaineiden pintakäsittely• Titanaatit• Silaanit• Plasma

• Sekoitusmenetelmän vaikutuskuminanokomposiitin ominaisuuksiin

14

23.4.2012

Johtoryhmähyväksyytutkimussuunni-telman

• 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 180th

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

Julkaisut15

23.4.2012

Plasmakäsittelyn vaikutus kumin ominaisuuksiin

16

23.4.2012

Py = pyrroleThi = thiophene

17

23.4.2012

CBHNTThi90-HNTPy90-HNT

Plasmakäsittelyn vaikutus kumin ominaisuuksiin

CBHNTThi90-HNTPy90-HNT

Vulkanoinninkinetiikkaa

18

23.4.2012

0 10 20 30 40 50 600

2

4

6

8

10

12

Torq

ue (d

Nm

)

Time (min)

140 C 150 C 160 C

0 10 20 30 40 50 601

2

3

4

5

6

7

8

Torq

ue (d

Nm

)

Time (min)

140 150 160

0 10 20 30 40 50 600

1

2

3

4

5

6

7

8

Torq

ue (d

Nm

)

Time (min)

140 C 150 C 160 C

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

140oC150oC160oC

ddt

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

ddt

140oC150oC160oC

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

ddt

140oC150oC160oC

CB 50 phr

CB 40 phr – Clay (PA)10 phr

CB 40 phr – Clay (QUAT)10 phr

Sample Ea, kJ/mol

NR-CB 67

NR-CB-clay(QUAT) 52

NR-CB-clay(PA) 54

Quat = ammonium salt treatmentPA = octadecylamine treatment

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

19

23.4.2012

Nanotäyteaineiden vaikutus EPDM:n ominaisuuksiin20

23.4.2012

0

12

345678

910

111213

CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer

Tens

ile s

tren

gth,

MPa

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer

Tear

str

engt

h, k

N/m

Clay CNT CaCO3 MMT clays

0

10

20

30

40

50

60

70

CB Halloysite Baytubes Multifex Nanifil 5 Nanofil 116 Nanomer

Har

dnes

s, S

hore

A

Clay CNT CaCO3 MMT clays

0

5

10

15

20

25

30

CB Halloysite Baytubes Multifex Nanofil 5 Nanofil 116 Nanomer

Com

pres

sion

set

, %

Clay CNT CaCO3 MMT clays

Clay CNT CaCO3 MMT clays

Projektin hyödyt

• Yritykset hyödyntävät TTY:n tutkimustuloksia tuotekehityksessäja tuotannossa

• Useimmat diplomityöntekijät palkattu yrityksiin töihin• Kumitietämys lisääntyy• Resurssien parantuminen• Yritysten kilpailukyky lisääntyy• Kansainvälinen verkostoituminen

21

23.4.2012

Kiitos!22

23.4.2012