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Kunststoffgranulate Langfaserverstärktes Thermoplastgranulat ist flexibler herstellbar

| Redakteur: Peter Königsreuther

Teile aus langfaservertärkten Thermoplasten (LFT) sind im Vergleich zu kurzglasfaserverstärkten robuster. Mit der LFT HP von IPS gelinge die Herstellung von LFT nun wesentlich materialflexibler.

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Langfaserverstärkte Thermoplaste als Granulat (LFT-Granulat) zum Spritzgießen oder Extrudieren sind etwa dann von Vorteil, wenn die daraus hergestellten Bauteile besonders robust und dennoch leicht und zudem recycelbar sein sollen.
Langfaserverstärkte Thermoplaste als Granulat (LFT-Granulat) zum Spritzgießen oder Extrudieren sind etwa dann von Vorteil, wenn die daraus hergestellten Bauteile besonders robust und dennoch leicht und zudem recycelbar sein sollen.
(Bild: IPS)

So lassen sich mit der Anlage von IPS Intelligent Pelletizing Solutions nun LFT-Granulate mit Fasergehalten von 30 bis 60 Gewichts-% bei Durchsätzen bis 1000 kg/h herstellen. Als Polymermatrix können alle technischen Kunststoffe verwendet werden. Als Verstärkungsfasern oder Rovings sind sowohl Glas-, Carbon- als auch Aramidfasern sowie Kombinationen daraus verarbeitbar, heißt es weiter. Die Schnittlänge der Stränge kann zwischen 6 und 25 mm variiert werden. Die enthaltenen Faserlängen entsprechen dabei exakt der Schnittlänge des Granulats. Das macht die Bauteile daraus für hochbelastete Anwendungsfälle ideal, heißt es.

Die wichtigsten Komponenten und ihre Funktion

Die kontrollierte tangentiale Abwicklung der Faserrovings, ohne Verdrillungseffekte, sagt IPS, ist der Anfang vom Erfolg. Für die Schmelze als Matrix sorgt ein leistungsstarker Compoundierextruder. Das Herzstück ist das Imprägnierwerkzeug sowie modulare Nachfolgesysteme, durch welche die dann gespreizten Rovingfilamente mit der Kunststoffschmelze lückenlos umhüllt werden können. Die Faserspannung kann durch das Werkzeugkonzept flexibel eingestellt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Belastungsfähigkeit derselben, dem so genannten Fasertiter (textiler Spezialbegriff für den Durchmesser) und der Laufgeschwindigkeit.

Eine Nachformdüse und Umformrollen unterstützen die optimale Imprägnierung mit Polymerschmelze, erklärt IPS weiter. Nicht unwichtig: Dort werden die LFT-Stränge so kalibriert, dass sie ihren Sollfasergehalt erreichen. Die Umformwalze formt natürlich, wie der Name schon sagt, glättet die Stränge aber auch und kühlt sie ab. Je nach Kunststofftyp müsse die Kühlung eventuell durch Wasser unterstützt werden. Dazu gibt es eine Strangkühlwanne (siehe Bild) im integriertem Prozesswassersystem optional.

Eine konstante Abzugsgeschwindigkeit werde über einen Rollen- oder Bandabzug garantiert, womit die Faserstränge auch gleichmäßig erfasst werden könnten. Ein Stranggranulator schneidet die Stränge dann auf Granulatwunschlänge.

Alle Komponenten können über ein zentrales Bediensystem leicht und übersichtlich gesteuert werden. Das reicht vom Extruderdurchsatz bis zur Granulatlänge, heißt es weiter.

Je länger die Faser, desto robuster das Endprodukt

Im Vergleich zu kurzfaserverstärkten Kunststoffen (Faserlänge selten über 1 mm, und dann nicht homogen) besitzen Bauteile aus langfaserverstärkten Thermoplasten eine erheblich höhere Schlag- respektive Kerbschlagzähigkeit, sind deshalb mechanisch viel höher belastbar und steifer – und das bei geringerem Materialeinsatz, betont IPS Intelligent Pelletizing Solutions. Beispielsweise ist die Schlagzähigkeit bei LFT rund 4 bis 5 Mal höher. Das erlaubt es, dass LFT als Substitution für Anwendungen geeignet sind, bei denen bisher die schwereren Metalle dominierten. Auch die Verarbeitung zu einem Bauteil durch Spritzgießen ist relativ günstig und bietet ähnlich viele designerische Freiheiten – vorausgesetzt man hat ein System, dass die relativ langen Fasern beim Plastifizieren nicht wieder in Kurzfasern verwandelt.

Die Entwicklung der IPS-Anlage ist ein Gemeinschaftsprojekt mit der Cetex Institut gGmbH aus Chemnitz. Gefördert wurde das Vorhaben durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).

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