Verbundwerkstoffe Mehrkanalige Schmelzpumpe verbessert Herstellung thermoplastischer Composites

Zur Verbesserung der Langfaserinfiltrierung in einer thermoplastischen Schmelze wurde eine mehrkanalige Schmelzepumpe entwickelt. In jedem der maximal 24 Kanäle wird ein Faserstrang komplett mit dem Thermoplast benetzt. Das Ergebnis sind Composites mit verbesserten Eigenschaften.

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MÖLLER-WEDEL OPTICAL GmbH

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

StoCretec GmbH

Extruder Experts GmbH & Co. KG

RCT s.r.l.

Um die Herstellung langfaserverstärkter thermoplastischer Composites (LFT) wesentlich zu verbessern und zu vereinfachen, hat der italienische Spezialist für Recycling- und Compoundiertechnik, RCT s.r.l., das System Nexxus Channel-F entwickelt (Bild 1). Die gegenwärtig verwendeten Compoundier-Systeme sind im Prinzip nicht in der Lage, die Fasern in der Schmelze zuverlässig zu dispergieren und gleichzeitig perfekt zu benetzen, ohne die Faserlängen exzessiv zu kürzen. Die vollständige Benetzung der einzelnen, endlos von Spulen zugeführten Faserstränge gelingt selbst auf den heute oft eingesetzten Doppelschneckenextrudern nicht zuverlässig. Die Scherung und Knetbewegung, die benötigt wird, um die Fasern möglichst vollständig zu benetzen, kürzt unweigerlich die Fasern.

Häufig unbenetzte Faserstränge im Produkt

Das ist ein klassischer Zielkonflikt, der häufig zu sehr inhomogenen Composites mit schlechten optischen und mechanischen Eigenschaften führt. Entweder liegt die Faserlängenverteilung meist nur im Bereich unterhalb der kritischen Faserlänge oder – bei meist längeren Fasern – die Benetzung gelingt nicht vollständig; es entstehen „white spots“ mit unbenetzten Fasern, die bei Sichtteilen nicht akzeptabel sind, zum Beispiel im Automobilbau. Langfaserverstärkte thermoplastische Composites bestehen typischerweise aus Polypropylen, Polyethylen oder Polyamid mit Glasfaser- , Carbonfaser- oder seltener mit Naturfaserverstärkung.

Werden – wie in heutigen Anwendungen üblich – 20 Faserstränge mit einem TEX-Wert von 2400 pro Strang mit je 1 m/s zugeführt, entspricht das einer zu benetzenden Faseroberfläche von 4,4 m² in der Sekunde. Das erklärt, warum es bis heute problematisch ist, diese sehr große Fläche in so kurzer Zeit zu benetzen und warum man in heutigen Systemen so oft unbenetzte Faserstränge im Produkt findet.

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