Reologie, inovace a regionální spolupráce: Hnací síla budoucnosti bioplastů a recyklovaných materiálů

Řešení výzev v oblasti udržitelnosti prostřednictvím materiálových věd

V rychle se měnícím průmyslovém a regulačním prostředí se hluboké porozumění polymerním materiálům stalo klíčovým hnacím motorem inovací. Vzhledem k tomu, že průmyslová odvětví usilují o splnění ambiciózních cílů v oblasti udržitelnosti, oběhového hospodářství a výkonu, hraje pokročilá charakterizace materiálů stále strategičtější roli.

S ohledem na tento cíl zahájila společnost Green Business and Consulting Company(), která se věnuje vývoji ekologicky odpovědných řešení, včetně biomateriálů a bioplastů (na biologické bázi a/nebo biologicky rozložitelných), ale také recyklovaných plastů, jedinečnou technickou a vědeckou spolupráci v rámci francouzského regionu Auvergne-Rhône-Alpes.

Tato iniciativa sdružuje čtyři partnery, jejichž vzájemně se doplňující odborné znalosti vytvářejí silný inovační ekosystém:

• společnost Green Business and Consulting Company, specialista na bioplasty a jejich vývoj, s rozsáhlými odbornými znalostmi v oblasti ekodesignu a analýzy životního cyklu (LCA)
• Technická střední škola Jean Zay (v Thiers), uznávané centrum excelence v oblasti vzdělávání a technické přípravy v oboru zpracování plastů;
• Clermont Auvergne INP, přední inženýrský institut kombinující špičkový výzkum s přenosem průmyslových inovací;
• NETZSCH, světový lídr v oblasti pokročilých technologií reologického testování.

Spojeni společnou odborností: reologie

Jádrem této spolupráce je reologie, věda zabývající se tokem a deformací materiálů. Reologie představuje zásadní spojovací článek mezi akademickým výzkumem a průmyslovým uplatněním a poskytuje klíčové poznatky o chování komplexních polymerních systémů.

Tato odbornost je obzvláště důležitá pro nové materiály, jako jsou bioplasty a recyklované polymery, jejichž fyzikální a chemické vlastnosti se mohou výrazně lišit v závislosti na složení, mikrostruktuře a podmínkách zpracování.

Význam pokročilé charakterizace je dále umocněn nadcházejícími požadavky evropského nařízení o obalech a odpadech z obalů (PPWR), které vstoupilo v platnost v srpnu 2026 a zavedlo přísnější povinnosti týkající se používání recyklovaných a udržitelných materiálů v obalech v nadcházejících letech.

Aby tyto výzvy zvládli, spojili partneři své síly v oblasti vzdělávání, výzkumu, inovací materiálů a metrologie a vytvořili platformu pro spolupráci, která je schopna urychlit vývoj udržitelných polymerů nové generace.

Pokročilá měřicí technika: Podpora znalostí a výkonu

NETZSCH Rotační reometr Kinexus Prime Pro+

Vědecké znalosti v oblasti rotační reometrie, které rozvíjí výzkumný tým skupiny GePEB z Institutu Pascal, jsou využívány prostřednictvím platformy pro transfer technologií Gen’Mat na Polytech Clermont (Clermont Auvergne INP), kterou řídí Fabrice Audonnet. Tyto přístroje, pořízené v rámci programu financování AMI CMA „Académie des Mobilités“ na podporu inženýrského vzdělávání, se využívají k pokročilé charakterizaci materiálů a slouží jak pro výuku studentů inženýrských oborů na CA INP, tak pro akademický výzkum.

Rotační reometr Kinexus Prime Pro+ od společnostiNETZSCH , vybavený pecí HTC Prime, poskytuje zásadní poznatky o struktuře materiálu a jeho chování za podmínek nízkého smykového namáhání. Systém umožňuje přesné měření klíčových vlastností, jako jsou:

• dynamická viskozita;
• viskoelastické moduly;
• fyzikální přechody včetně toku a elasticity.

Jako osvědčený nástroj pro reologickou analýzu podporuje porozumění a vývoj pokročilých polymerních receptur (viz obrázek 1 týkající se vlastností při stárnutí).

NETZSCH Kapilární reometr Rosand RH7: Významný technologický pokrok

Pořízení kapilárního reometru Rosand RH7 od společnosti NETZSCH (viz obrázek 2) s technickou podporou Frédérica Fraisse představuje významný krok vpřed směrem k reprodukci skutečných průmyslových podmínek zpracování, jako jsou extruze a vstřikování plastů.

Tento přístroj umožňuje charakterizovat klíčové vlastnosti taveniny, mezi něž patří:

• smykové a tažné viskozity za vysokotlakých podmínek;
• elastického chování a tokových profilů v širokém rozsahu smykových rychlostí (viz obrázek 3);
• vlastnosti pVT (tlak-objem-teplota), které jsou nezbytné pro modelování stlačitelnosti materiálu a tepelné roztažnosti.

Tato měření poskytují vysoce přesná data pro simulaci procesů, návrh nástrojů a výrobu dílů, což v konečném důsledku zvyšuje kvalitu výrobků a zkracuje dobu vývoje.

Doplňkové technologie umožňující komplexní pochopení materiálů

Kombinace rotační a kapilární reometrie nabízí široké a vzájemně se doplňující analytické možnosti.

Rotační reometrie je obzvláště užitečná pro studium chování materiálu při nízkých rychlostech deformace a pro stanovení viskoelastických vlastností.

Kapilární reometrie naopak poskytuje klíčové informace za náročných podmínek, s nimiž se setkáváme při průmyslovém zpracování, kde jsou materiály vystaveny vysokým smykovým rychlostem a zvýšeným teplotám.

Společně tyto technologie umožňují komplexní reologickou charakterizaci tím, že propojují základní vlastnosti materiálů, jako jsou viskozita, elasticita a přechody z pevného do kapalného skupenství, s klíčovými parametry procesu, včetně tlaku, teploty, objemu a rychlosti proudění.
U komplexních materiálů, jako jsou biopolymery a recyklované směsi, jejichž vlastnosti se mohou výrazně lišit, představuje tento integrovaný přístup významnou vědeckou výhodu. Usnadňuje optimalizaci receptur, zlepšuje předvídatelnost procesů a podporuje úspěšný přenos inovací z laboratorního vývoje do průmyslové výroby v měřítku „ large “.

Rozvoj dovedností a podpora předávání znalostí

Základním kamenem tohoto partnerství je vzájemná výměna odborných znalostí.
NETZSCH poskytuje pokročilé praktické školení akademickým a výzkumným pracovníkům z Institut Pascal i Clermont Auvergne INP, stejně jako technickým týmům společnosti Green Business and Consulting Company. Rozvoj těchto kompetencí je nezbytný pro plné využití analytického potenciálu přístroje Rosand RH7 a generování vysoce kvalitních dat pro vývoj budoucích generací udržitelných polymerů.

Zároveň Střední technická škola Jeana Zaye pod vedením Davida Bonneta významně přispěla svými programy zaměřenými na zpracování plastů a technickým zázemím, zejména v rámci programu EuroPlastics & Composites BTS.

Škola navrhla a vyrobila spirálovou formovací hlavici (viz obrázek 4), která bude nainstalována na 60tunový elektrický vstřikovací stroj ENGEL. Tento vzdělávací a vědecký nástroj umožní studentům a výzkumným pracovníkům vizualizovat přímou souvislost mezi reologií materiálu a výkonem při průmyslovém zpracování.

Jeho začlenění do praktických dílen posiluje propojení mezi akademickým vzděláváním a průmyslovou realitou a zároveň motivuje budoucí techniky k zapojení se do práce s udržitelnými materiály a technologickými inovacemi.

Vzor regionální excelence

Tato spolupráce je dokonalým příkladem holistického inovačního modelu, který pokrývá celý hodnotový řetězec od základního výzkumu až po průmyslové uplatnění a je podpořen technickým vzděláváním na vysoké úrovni.

Díky propojení výzkumných kapacit INP Clermont Auvergne, pedagogických zkušeností technického gymnázia Jeana Zaye, nejmodernějších technologií společnosti NETZSCHa inovační strategii společnosti Green Business and Consulting Company orientovanou na trh se region Auvergne-Rhône-Alpes stává vzorem úspěšné regionální spolupráce.

Společně tito partneři pomáhají utvářet budoucnost zpracování plastů: cirkulárnější, technicky vyspělejší a udržitelnější.

Děkujeme za úspěšnou spolupráci

Rádi bychom upřímně poděkovali Laurentovi Massacrierovi ze společnosti Green Business and Consulting, Fabriceovi Audonnetovi z výzkumné skupiny GePEB při Institutu Pascal a platformě Gen’Mat (Polytech Clermont, Clermont Auvergne INP), Davidu Bonnetovi z Technické střední školy Jeana Zaye, a také všem, kteří se na této spolupráci podíleli, za jejich důvěru, odborné znalosti a nasazení.

Jsme rádi, že můžeme být součástí tohoto silného regionálního partnerství, a těšíme se, jak budou společné odborné znalosti v oblasti reologie, vývoje materiálů, výzkumu a vzdělávání i nadále přispívat k vývoji udržitelnějších polymerních řešení.