Developments and Properties of Plastic Mimicking Biopolymers for Food Packaging Application

Sustainability takes an ever increasing importance in the food industry. Here not only the selection of raw materials plays a role, but also packaging materials. Nowadays there is an increasing number of biodegradable and bio-compostable packaging materials available. However, these materials are still not able to replace mineral oil based packaging materials completely, nevertheless they are becoming increasingly important, since there must be solutions to problems such as pollution of the oceans by plastic waste, growing piles of rubbish from growing population, etc. The following literature review shows briefly recent developments on plastic mimicking biopolymers, as these materials guarantee great potential in itself and a future wider application in the food industry. The presented biopolymers were systematically classified according to their origin (plant, animal, microbial), and special emphasis have been placed on packaging properties. Finally, a forecast for the most promising materials and trends will be presented

Entwicklung eines neuartigen Gleitlagers mit Faserverbundstruktur und Hochleistungskunststoffen — Auslegung, Modellierung & Prozessentwicklung

Aufgrund des geringen Eigengewichts, der herausragenden Trockenlaufeigenschaften und hohen Zuverlässigkeit sind Kunststoffgleitlager bereits heute in diversen Hochleistungsanwendungen ein essentieller Bestandteil. Nach dem Stand der Technik werden Kunststoffgleitbuchsen jedoch meist in ihre umgebende Struktur eingepresst, wobei es aufgrund des Kriechverhaltens zeitlich zu einer Verminderung der Fugenpressung kommt. Ein dauerhafter Einsatz der Lager bei erhöhten Temperaturen kann so zu einem Versagen führen. Hochleistungskunststoffcompounds kombiniert mit faserverstärkten Kunststoffen mit duroplastischer Matrix können hier die Leistungsgrenzen verschieben, wurden derzeit jedoch nicht systematisch beschrieben oder entwickelt. Das volle Potenzial der Werkstoffe ausreizend, liegt das Ziel der Arbeit in der Entwicklung eines derartigen Faserverbundgleitlagers mit einer Gleitschicht aus Hochleistungskunststoffen, einer faserverstärkten Stützschale auf duroplastischer Basis und einer Anbindung mittels SIPNs. Im Rahmen der Arbeit erfolgt die Auslegung und Modellierung eines solchen Gleitlagers und die Prozessentwicklung zur Herstellung dieser. Abgestimmt auf das Herstellungsverfahren wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit welchem die mechanischen Eigenschaften neu entwickelter Compounds mit anisotropen Additiven ohne Werkstoffprüfung berechnet werden können. Basierend auf mechanischen Untersuchungen und auf Lösungsversuchen wird das Potenzial der Anbindung gezeigt. Wichtige Einflussgrößen werden identifiziert und relevante Prozessparameter und -grenzen für die Gleitlagerherstellung werden ebenfalls ermittelt. Rückgekoppelt mit den berechneten mechanischen Eigenschaften der Gleitschichtcompounds erfolgt eine Optimierung des Lagenaufbaus der Stützschale. Hierbei wird anhand der auftretenden Lagerkräfte der Lagenaufbau berechnet und die Auslegung des Gesamtsystems gesamthaft vorgenommen. Alle gewonnenen Erkenntnisse werden in der Prozessentwicklung zusammengeführt, woraus ein Herstellungsverfahren für die Gleitlager abgeleitet wird. Anschließend werden zur Validierung des Konzepts Lager gefertigt und erprobt. Somit zeigt diese Arbeit schlussendlich eine gesamthafte Auslegung samt zugehörigem Herstellungsverfahren des neuartigen Gleitlagers.Due to their low intrinsic weight, outstanding dry-running properties and high reliability, plastic plain bearings are already an essential component in various high-performance applications. However, according to the state of the art, plastic plain bearings are usually pressed into their surrounding structure, whereby a reduction in joint pressure occurs over time due to the creep behaviour. Usage of the bearings at elevated temperatures can thus lead to failure. High-performance plastic compounds combined with fibre-reinforced plastics with a thermosetting matrix can push the performance limits here, but have not been systematically described or developed yet. Exploiting the full potential of the materials, the aim of the work is to develop such a fibre composite bearing with a sliding layer of high-performance plastics, a fibre-reinforced support shell on a thermoset basis and a connection by means of SIPNs. Within the scope of the work, the design and modelling of such a plain bearing and the process development for its manufacture are carried out. Matched to the manufacturing process, a simulation model is developed with which the mechanical properties of newly developed compounds with anisotropic additives can be calculated without material testing. Based on mechanical investigations and solubility tests, the potential of the bonding is shown. Important influencing variables are identified and relevant process parameters and limits for the production of plain bearings are also determined. An optimisation of the layer structure of the support shell is carried out in feedback with the calculated mechanical properties of the sliding layer compounds. The stacking sequence of the layers is calculated on the basis of the occurring bearing forces and the overall design of the system is carried out. All the knowledge gained is combined in the process development, from which a manufacturing process for the plain bearings is derived. Bearings are then manufactured and tested to validate the concept. Thus, this work finally shows an overall design including the associated manufacturing process of the new type of plain bearing

Characterising the mechanical properties of soft solids through acoustics and rheology, exemplified by anhydrous milk fat

Foods vary in their elastic properties over a wide range of behaviours. In the case of mastication, textures vary from hard solid through brittle (chocolate bar) and crispy/crunchy (biscuits) to viscous and extensional flow (syrup) and finally very low viscosity fluid (water). Here we deploy an elastic description of soft solids which embraces all these behaviours to quantify the elastic behaviour of food, in particular through the use of sound. We illustrate the use of this mathematical description in the quantitative characterisation of the elastic and flow properties of food through orthodox measurement techniques and novel ultrasound methods. Measurement is complicated by human sensory capabilities that span the entire range from solid to fluid to gas in an integrated manner, during the appreciation of food. We use acoustic and rheological measurement techniques for the determination of the mechanical properties of soft solids, comparing oscillatory rheometry with acoustic parameters as exemplified by acoustic and oscillatory rheometry measurements in crystallising anhydrous milk fat (AMF). We conclude that acoustic and rheological measurements complement each other with acoustic techniques offering the possibility of inline, in process determination of mechanical and flow properties such as viscosity, rigidity, compressibility and bulk modulus

Emphasizing a Service Phase Perspective for Machine Manufacturers Seeking Digital Servitization - a Taxonomy for Industrial Service Phases

The ongoing shift to solution-oriented business models and growing digitalization lead to an increasing importance of services in manufacturing industry. Machine manufacturers in particular struggle to grasp the extent of transformational impact enabled or required by service developments. This is due to a narrow perspective on specific service characteristics, but not on the entire service process. Therefore, a service-dominant perspective is essential in the value creation of manufacturers, placing relevant service phases in the foreground. However, the process-related character of services is rarely considered in the literature. For this purpose, this study provides a taxonomy that classifies services based on phases. In addition to a systematic literature analysis, this study builds on practical insights by conducting eight expert interviews. The applicability and usefulness of the taxonomy is then demonstrated through exemplary application based on a case study, enabling practitioners to adopt a phase-oriented perspective on digital servitization

Die Online-Prepregtechnologie: Ein neuartiges, kostengünstiges und ressourcenschonendes Herstellungsverfahren zur Produktion von Faserverbundbauteilen

Der Einsatz von Prepregs ist heute ein wesentlicher Bestandteil der Produktionsstrategie für eine Vielzahl von industriellen Hochleistungsanwendungen. Der primäre Fokus liegt dabei in einer hohen, gleichbleibenden Qualität, sowie einer bereits im Vorfeld erfolgten Zertifizierung der Materialien. Ebenso können die Kompetenzen für die Herstellung und Verarbeitung von faserverstärkten Werkstoffen voneinander getrennt werden. Den Vorteilen dieser Werkstoffklasse steht jedoch auch eine Reihe von Nachteilen gegenüber. Zum Beispiel die energieintensive Kühlung und die vergleichsweise begrenzte Lagerkapazität. Auch die Entsorgung der Verschnitte ist problematisch, da die bereits imprägnierten Textilien nur schwer zu recyceln sind. Das neu entwickelte innovative, ressourcenschonende Herstellungsverfahren für online imprägnierte textile Preforms kann die genannten Nachteile zielgerichtet adressieren. Das daraus resultierende Verfahren mündete in der Entwicklung und Produktion eines Prototypen einer Online-Prepregmaschine zur Herstellung von Bauteilen mit dem innovativen Prozess. Das vorliegende Paper befasst sich mit der detaillierten Beschreibung der Prozesskette, beginnend mit dem automatisch optimierten verschachtelten Zuschnitt von trockenen Textilien nach Wahl, einer anschließenden infrarotüberwachten, thermischen Textiltrocknung, über die konturgenaue Direktimprägnierung ausgewählter Einzeltextillagen, bis hin zum optionalen „B-Staging“ des sich ergebenden Halbzeugs. Mit diesem zukunftsweisenden, klimafreundlichen Verfahren, das sich hervorragend in das mittlerweile unverzichtbare, interdisziplinäre Forschungsfeld der Circular Economy einfügt, bietet die Technologie eine adaptierbare Schlüsseltechnologie für industrielle Hochleistungsanwendungen

Categorizing Challenges And Potentials Of Digital Industrial Platforms

In complex supply chains, digital platforms play an emerging role as an infrastructure for network-based collaboration of industrial companies to stay competitive. Participating in a platform business offers a range of new potentials, while also introducing new challenges. Awareness of these is crucial for both users and providers to make informed decisions. Thus, this paper provides an overview about typical challenges and potentials from the perspective of potential or actual digital industrial platform users to support decision making processes. Against that backdrop, a descriptive study is conducted in the field of industrial service platforms motivated from two sides. Expert workshops are held to examine the practical opportunities and hurdles. The findings are then compared to those identified in literature. Then, the results are organized into a category system that highlights the key challenges and potentials for users as well as providers of digital industrial platforms

Individual and Synergic Effects of Phosphorus and Gibberellic Acid on Organic Acids Exudation Pattern, Ultra-Structure of Chloroplast and Stress Response Gene Expression in Cu-Stressed Jute (Corchorus Capsularis L.)

Copper (Cu) pollution in agricultural soils is considered as a serious health risk due to its accumulation in plants. Thus, there is an urgent need to optimize nutrient application for higher yield with lower Cu uptake to ensure food security. A pot experiment was conducted to determine the effects of single and/or combined application of different levels (0 and 80 kg ha−1) of phosphorus (P) and gibberellic acid (0 and 100 mg L−1) on Cu accumulation, morpho-physiological and antioxidative defence attributes of jute (Corchorus capsularis L.) exposed to severe Cu stress (0, 200 and 400 mg kg−1). Results revealed that C. capsularis tolerated up to 200 mg kg−1 Cu concentration without a significant (