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Polyamid 6-Halbzeuge direkt aus dem Monomer produzieren

Kunststoffe kostengünstiger produzierenPolyamid 6-Halbzeuge direkt aus dem Monomer produzieren

Reaktive Extrusion von Polyamid 6

PA 6-Halbzeuge direkt aus der Polymerisationsreaktion zu extrudieren, ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen und bietet andere Vorteile. Problematisch ist das Absenken des Restmonomergehalts im Werkstoff - ein Projekt das am IKV erfolgversprechende Fortschritte macht.

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Polyamid 6 wird großtechnisch in chemischen Reaktoren durch hydrolytische Polymerisation hergestellt, kann aber auch im Doppelschneckenextruder auf Basis der anionischen Polymerisation synthetisiert werden. In beiden Fällen stellt sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen Monomer und Polymer ein.

Bei der Herstellung von Polyamid 6 verbleiben zwischen 6 und 15 Gewichtsprozent Restmonomer im Material. Derart hohe Anteile haben wirken sich signifikant negativ auf die Materialeigenschaften aus. Es ist zwingend notwendig, den Restmonomeranteil in einem der Polymerherstellung nachfolgenden Schritt zu verringern. Großtechnisch geschieht das durch Extraktion des Granulats mit heißem Wasser im Gegenstrom. Bei der Polymerisation im Doppelschneckenextruder dagegen ist die Entfernung des Restmonomers direkt und ohne weiteren Verfahrensschritt mit der Polymerisationsreaktion durch integrierte Vakuumentgasung möglich. So sollen sich Polyamid-Halbzeuge energieeffizient ohne erneutes Aufschmelzen und weitere Zwischenschritte direkt aus erster Wärme ausgehend vom Monomer herstellen lassen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, über verschiedene Füllstoffzugaben die Eigenschaften in einem weiten Bereich individuell einzustellen.

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Mit der integrierte Restmonomerentfernung bei der reaktiven Extrusion von Polyamid 6 beschäftigt sich ein laufendes Forschungsprojekt des IKV. Mit einer zweistufigen Vakuumentgasung und Zugabe von Schleppmitteln sei es möglich, den Restmonomergehalt auf unter 1 Gewichtsprozent zu senken. Gleichzeitig könne mit Variation der Ausgangsrezeptur das Molekulargewicht des Polyamids flexibel und schnell eingestellt werden. Die Kombination des Doppelschneckenextruders als chemischer Reaktor und Entgasungsapparat mit einer Schmelzepumpe erlaube wiederum die direkte Herstellung von Polyamid 6-Halbzeugen, wie Platten oder Folien. Diese Folien können zusätzlich über spezielle Prägewalzen mit einer angepassten thermischen Regulierung mit Mikrostrukturen versehen werden. Das am IKV entwickelte Verfahren ermögliche, ausgehend vom Monomer, mikrostrukturierte Polyamid 6-Folien in einem integrierten Prozess herzustellen.

Das Forschungsprojekt wird unterstützt von Coperion, die einen Doppelschneckenextruder bereitstellen, und von Brüggemann Chemical, die des Reaktionssystems beisteuern.

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