Mit Solido hat die ProTec Polymer Processing GmbH, Bensheim, ein Produktionssystem entwickelt, das speziell auf die wirtschaftliche Herstellung hochwertiger langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) zugeschnitten ist. Herstellen lässt sich mit dem Verfahren […]
Mit der Solido-Anlagentechnik entstehen durch Pultrusion hochwertige LFT-Granulate mit vielfältiger Polymermatrix und unterschiedlichster Faserverstärkung. (Abb.: ProTec)
Mit Solido hat die ProTec Polymer Processing GmbH, Bensheim, ein Produktionssystem entwickelt, das speziell auf die wirtschaftliche Herstellung hochwertiger langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) zugeschnitten ist. Herstellen lässt sich mit dem Verfahren eine breite Palette an Verbundwerkstoffen mit vielfältiger Polymermatrix und unterschiedlicher Faserverstärkung.
Diese Verbundwerkstoffe mit Fasern in Granulatlänge – üblich sind in der Praxis Längen von 7 bis 25 mm – entstehen dabei im sogenannten Pultrusionsverfahren. Mit der Solido-Technologie werden dazu die Faserstränge – wahlweise Glasfaser- oder Kohlefaserstränge – im Imprägnierwerkzeug in die Filamente vereinzelt und dann die Einzelfasern mit der Polymerschmelze gleichmäßig ummantelt (imprägniert).
Die so hergestellten LFT sind Ausgangsmaterial für Bauteile mit sehr guter Oberflächenqualität und zugleich hoher mechanischer Belastbarkeit. Realisierbar sind Fasergehalte bis zu 60 Gew.-% und Anlagen mit Durchsätzen bis zu 1.200 kg/h. ProTec hat die Solido-Technologie inzwischen so weit entwickelt, dass hiermit jetzt sogar LFT aus kohlefaserverstärktem PP prozesssicher gewonnen werden können, eine bislang kaum oder gar nicht realisierbare Materialkombination. Solido-Anlagen, ausgerüstet sowohl für die Herstellung von glasfaser- als auch kohlefaserverstärkten LFT, bewähren sich bereits in der Praxis.
LFT erschließen Anwendungsgebiete, die bisher Duroplasten vorbehalten waren. Sie verleihen den daraus gefertigten Leichtbauteilen neben hoher Festigkeit, Steifigkeit und Schlagzähigkeit auch eine hohe Wärmeformbeständigkeit. Da LFT im Spritzgießverfahren verarbeitbar sind, lassen sich damit Bauteile deutlich kostengünstiger realisieren als klassische, mit Langglasfasern verstärkte duroplastische Kunststoffe (GFK), da das manuelle Laminieren von GFK sehr arbeits- und kostenintensiv ist. Einsatzgebiet für LFT ist zurzeit insbesondere der Automobilbau. Die Vorteile dieser Werkstoffgruppe werden künftig aber nicht nur die weitere Entwicklung von Bauteilen und Komponenten für die Kfz-Industrie nachhaltig beeinflussen. Selbst Biokunststoffe lassen sich damit aufwerten und erreichen als LFT das Eigenschaftsniveau von technischen Kunststoffen.
Hergestellt werden LFT durch sogenannte Pultrusion, einer Wortkombination aus „Pull“ (Ziehen) und „Extrusion“. Bei diesem Verfahren werden Faserstränge kontinuierlich durch eine Polymerschmelze gezogen, dabei in die Polymermatrix eingebettet und die geformten Faser-Polymer-Stränge nach dem Abkühlen abschließend granuliert. Dazu gelangen die Faserstränge im ersten Prozessschritt von der Bevorratung in sogenannten Spulengattern über eine spezielle, mit Kämmen versehene Führungseinrichtung, mit der die Fasern parallel ausgerichtet und gespannt werden, in das Imprägnierwerkzeug. Hierzu sind die Spulengatter so konstruiert, dass beim Abwickeln der Faserspulen kein Verdrehen (Twist) der Faserbündel stattfindet. Das ist wichtig, um eine gleichmäßig gute Benetzung der Fasern beim Imprägnieren zu erzielen.
Die heißen Faser-Polymer-Stränge erhalten dann in einem dem Werkzeug nachgeschalteten Rollensystem ihre endgültige Form, beispielsweise als runde Stränge oder als flache Bänder. Nach dem Abkühlen in einem Wasserbad durchlaufen sie noch eine Zugeinrichtung (Puller), bevor sie abschließend konfektioniert werden. Über diese Zugeinrichtung wird der kontinuierliche Lauf der Anlage gesteuert. Die mit dem Puller auf die Faserstränge ausgeübte Zugkraft setzt sich über das Imprägnierwerkzeug weiter fort bis hin zum Abwickeln der Stränge von den einzelnen Faserspulen.
Die Polymer-Faser-Stränge können entweder als Endlosmaterial aufgewickelt oder zu Granulaten in der gewünschten Länge geschnitten werden. LFT-Granulate für die Spritzgießverarbeitung haben üblicherweise eine Länge von rund 10 bis 12 mm. Für Formteile, die im Pressverfahren entstehen, kommen auch Granulate mit 25 mm Länge (LFT mit extra langen Fasern) zum Einsatz.
Bedient wird eine Solido-Anlage mit allen Baugruppen zentral von der Anlagensteuerung aus. Variabel regelbar sind u. a. die Liniengeschwindigkeit, der Durchsatz des Extruders, die Schnittlänge des Granulats und – falls für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlich – auch weitere vor- und nachgeschaltete Zusatzfunktionen der Gesamtanlage.
