Extrusion

Immer flexibel bleiben

Kraiburg nutzt neuen Extruder für TPE-Entwicklung
Hochleistungs-TPE für Temperaturen über 150 °C finden den Weg zu Anwendungen unter der Motorhaube (Quelle: Lanxess, Leverkusen).
Zur Fakuma 2008 kommt Kraiburg TPE mit einer Generation neuer Hochleistungs-TPE auf den Markt. Vorausgegangen ist eine mehr als einjährige Entwicklungsphase mit umfangreichen Versuchsreihen. Erstmals setzt das Unternehmen dazu einen Leistritz-Extruder ein.

Vor einigen Jahren hat Kraiburg TPE die Chance genutzt, ein komplett neues Produktionswerk für TPE-Compounds nach modernsten Erkenntnissen zu designen und „auf der grünen Wiese“ zu realisieren. „Dementsprechend leistungsfähig ist die Produktion hinsichtlich des Ausstoßes, aber auch gemessen an der Kürze der Durchlaufzeiten von Kundenaufträgen und der jeweiligen Fertigungsmengen“, wie Produktionsleiter Werner Schwalm betont. Es werden Lose zwischen 10 und 3000 Kilogramm ausschließlich auftragsbezogen durch die Fertigung geschleust. Weiteres Wachstum will das Unternehmen allerdings nicht nur durch Mengensteigerungen schaffen, sondern auch und vor allem mit Hilfe innovativer Werkstoffe.

Einen großen Schritt hat man in gemeinsamer Entwicklungsarbeit mit potenziellen Anwendern und dem Rohstofflieferanten Lanxess getan: Neue Hochleistungs-TPE eröffnen klassischen Thermoplast-Verarbeitern die Welt der hochflexiblen Werkstoffe. „Wir erreichen nun mit TPE interessante Anwendungen unter der Motorhaube und substituieren herkömmliche, nicht chemisch vernetzte Materialien“, fasst Werner Schwalmdas Ergebnis zusammen.

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Mit ihrer Hochtemperaturbeständigkeit bis 170 °C bei gleichzeitiger Medienbeständigkeit gegenüber beispielsweise Motoröl, Kraftstoffen oder Fetten sollen die neuen TPE dieselben Eigenschaften wie Hochleistungs-Gummicompounds bieten. Obendrein profitieren Anwender durch die Verarbeitung im Spritzgießverfahren von geringeren Produktionskosten – denn die zeitaufwändige Vulkanisierung oder Nachtemperierung sind nicht notwendig. Überdies bieten TPE exzellente Haftungseigenschaften auf unterschiedlichen Thermoplasten und eignen sich daher auch für 2K-Spritzgießanwendungen beispielsweise mit Polyacetal. Die Einsatzgebiete der Hochleistungs-TPE reichen von unterschiedlichen Dichtungsanwendungen im Kfz-Motorenbereich über Schläuche und Rohre bis hin zu Drähten oder Kabeln. Erste Prototypen befinden sich derzeit in Test-Anwendungen bei Kunden aus der Automobilbranche und anderen Industriezweigen.

Chemische Vernetzung im Extruder

Bis zu diesem Zeitpunkt waren einige theoretische Vorarbeiten erforderlich, aber auch umfassende praktische Versuche, sprich: Neue Rezepturen bzw. Materialien waren zu erzeugen und auf Übereinstimmung ihrer Eigenschaften mit denen der „Materialkonstruktion“ zu vergleichen. In der bisher rund eineinhalbjährigen Projektlaufzeit waren alle Beteiligten voll gefordert: Vom Rohmateriallieferanten Lanxess über das Technikum bei Kraiburg bis zum Leistritz-Technikum. Den Maschinenhersteller hat man frühzeitig mit ins Boot geholt, um dessen Verfahrens Know-how zu nutzen.

Erstmals hat Kraiburg in diesem Zuge einen Extruder von Leistritz in der Produktion installiert, auf dem die Versuchsergebnisse im Produktionsmaßstab umgesetzt wurden und werden. „Auf den ersten Blick unterscheiden sich die Extruder und ergänzenden Techniken der verschiedenen Qualitätsanbieter zunächst einmal gar nicht so sehr voneinander“, gibt Werner Schwalm seine Sicht wider. „Ausgewählt haben wir diese Maschine schlussendlich wegen des sehr hohen Drehmoments bei gleichzeitig hohem Volumen. Und nicht zuletzt liegt doch einiges an Verfahrens-Know-how in der Software begründet, in der komplexen Steuerung der vielfältigen Parameter bei diesen chemisch vernetzenden Werkstoffen.“ Zudem beeinflusst das außergewöhnlich gute Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser der Schnecke von 1,66 den Prozess besonders günstig im Hinblick auf die Materialtemperatur.

Hard- und Software müssen zusammen spielen

Das Extruder-Drehmoment spielt hier eine noch wichtigere Rolle als bei anderen Extrusionsaufgaben: Aufgrund der Vernetzung des TPE innerhalb des Extruders erhöht sich das Drehmoment schlagartig. Trotzdem muss die Schnecke ihre Drehzahl und damit den Durchsatz beibehalten, um das Aushärten in der Maschine sicher zu vermeiden.

Die gesamte Prozessführung ist in der Steuerungssoftware abgebildet – mit dem von Produktionsleiter Werner Schwalm angesprochenen Know-how. So ist, um nur ein Beispiel heraus zu greifen, das Problem der sehr hohen Temperaturspitzen während der Vernetzung steuerungstechnisch zu berücksichtigen. Die großzügig dimensionierte Kühlung schafft in Verbindung mit der schnellen Sensorik und Steuerung ausreichenden Spielraum.

Aber auch die „klassische Hardware“ musste diesem speziellen Einsatzfall angepasst werden: In Zusammenarbeit zwischen Kraiburg und Leistritz wurde die Schneckengeometrie dem benötigten Verweilzeitspektrum der Werkstoffe angepasst und in Versuchsreihen bestätigt.

Wettbewerbsvorsprung mit Ideen und Versuchen

„Wir hatten zwar frühzeitig die Idee zu den Hochleistungs-TPE und wie sie aufgebaut sein müssen, wussten aber nicht, ob sie so produzierbar sind, und schon gar nicht im industriellen Maßstab“, blickt Werner Schwalm zurück. Es war ein relativ langer Weg von diesen Ideen über erste Versuche im Technikum bis zu den Serienversuchen auf dem Leistritz-Extruder bei Kraiburg. Es war einige Flexibilität bei allen Beteiligten gefragt, um das Projekt in Bewegung zu halten und weiter zu entwickeln. Nun stehen erste Produkte zur Verfügung, denen voraussichtlich kurzfristig weitere folgen werden. Voraussichtlich in wenigen Monaten werden die ersten Serienbauteile an den Montagebändern verbaut werden und bei hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen ihre Aufgabe kostengünstig erfüllen.

Kraiburg auf der Fakuma, Halle B5, Stand 5205

Leistritz auf der Fakuma, Halle A6, Stand 6302

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