Komplettsysteme zur Herstellung von langfaserverstärkten Thermoplasten

Coperion baut das Angebot im Bereich Langfaser-Technologie für den europäischen und asiatischen Raum aus. In Zusammenarbeit mit der Firma ProTec Polymer Processing GmbH, Bensheim, bietet Coperion nun Komplettanlagen zur Fertigung von langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT) an. Durch die Kooperation beider Unternehmen kann dem gestiegenen Bedarf nach LFT-Granulaten Rechnung getragen werden. Bauteile aus langfaserverstärkten Kunststoffen besitzen eine ausgezeichnete Steifigkeit bei geringerem Gewicht und erhöhten Schlagzähigkeiten. Zudem weisen sie im Vergleich zu kurzfaserverstärkten Thermoplasten verbesserte mechanische und thermische Materialeigenschaften auf. Durch diese Qualitätsverbesserung eignen sich langfaserverstärkte Thermoplaste für höhere Belastungen und anspruchsvolle Einsatzbereiche.

Pultrusionsverfahren zur Erzeugung von LFT-Granulaten

Die Erzeugung von langfaserverstärkten Thermoplasten erfolgt im Pultrusionsverfahren. Hier werden Glas-, Kohlestoff-, Metall- oder Naturfaser in eine Polymermatrix eingearbeitet. Durch den Pultrusionsprozess werden die Einzelfasern der Faserstränge imprägniert. Es wird eine dauerhafte homogene Verbindung von Trägerpolymer und Einzelfaser hergestellt. Die Aufbereitung der Polymere erfolgt im Extruder. Hier setzt Coperion neben dem zweiwelligen Schneckenkneter ZSK Mc¹⁸ auch den Doppelschneckenextruder STS Mc¹¹ ein. Die ZSK Mc¹⁸ Baureihe wird hier besonders für Produkte mit hohem Drehmomentbedarf wie Technische Kunststoffe oder Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, die STS Mc¹¹ Baureihe für Standardkunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen. Für die Dosierung werden Coperion K-Tron Dosiersysteme verwendet. Diese eignen sich besonders für pulverförmige Rohstoffe wie Polymerpulver, Additivpulver oder Füllstoffe wie Talkum und Kreide. Nach der Imprägnierung werden die Faser-Polymer-Stränge im Wasserbad abgekühlt, durch eine spezielle Abzugseinrichtung abgezogen und anschließend granuliert. Der Granulator von Coperion Pelletizing Technology GmbH ist hierfür mit einem speziellen Schneidrotor ausgestattet. Die finale Granulatlänge liegt zwischen 5 und 12 mm. Wurde in der Vergangenheit meist Polypropylen als Basispolymer verwendet, ist aktuell ein Trend erkennbar, andere Polymere wie PA, PEEK oder PLA zu verwenden. Je nach Bedarf können auch weitere Polymere zum Einsatz kommen. Die Liniengeschwindigkeit beträgt bis zu 50m/min – abhängig vom verwendeten Polymer.

Kooperation bietet viele Vorteile

Die Kooperation von Coperion und ProTec Polymer Processing bietet zahlreiche Vorteile. Die komplette Linie wird mit optimierten Komponenten angeboten, um höchste Qualität bei der Herstellung von LFT-Granulaten zu ermöglichen. Dazu zählen neben der Doppelschneckenextruderbaureihe ZSK Mc18 oder STS Mc11 auch ein speziell modifizierter Imprägnierkopf. Dieser von ProTec entwickelte Imprägnierkopf hat den Vorteil, dass er durch Füllstoffe nicht verstopfen kann. Zudem ermöglichen ein Rovingabzug mit rotierenden Spulen sowie eine Rovingvorwärmung mit Auffächerung der Einzelfasern beste Faserimprägnierung. Ein weiterer Vorteil der Komplettanlage: Verschiedene Polymere können in Kombination mit speziellen Additiven auf der gleichen Produktionslinie verarbeitet werden. Die Unterstützung und Entwicklung kundenspezifischer Rezepturen kann im Testcenter bei ProTec in Bensheim erfolgen, ebenso wie die Herstellung von Produktmustern zur Validierung der mit LFT-Granulaten hergestellten Bauteile. Durch den Einsatz der Doppelschneckentechnologie und dem speziellen Imprägnierkopf besteht zudem die Möglichkeit, zusätzliche Füllstoffe und Rezyklate zu verwenden. Als Ergebnis erhält der Kunde eine auf seine Rezepturen eingestellte vollautomatische Produktionsanlage.

Ein typischer Einsatzbereich von LFT ist die Automobilindustrie. Jedoch bieten sich die Vorteile der Technologie auch für weitere Anwendungsfelder an, in denen Produkte höheren Anforderungen und Belastungen ausgesetzt sind und hier durch eine gesteigerte Qualität profitieren. Derzeit arbeiten Coperion und ProTec an einem ersten gemeinsamen Kundenprojekt in Europa.