Langfaserverstärkung

Anlagenkonzept zur Herstellung von LFT-Granulat

Langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT) lassen sich im ultrusions- oder Strangziehverfahren herstellen. Dazu steht nun neue Anlagentechnik zur Verfügung.

Pultrusionsanlage für die Herstellung langfaserverstärkter Thermoplaste. © ips

Gegenüber kurzfaserverstärkten Kunststoffen bieten Bauteile aus langfaserverstärkten Thermoplasten eine erheblich größere Schlag- und Kerbschlagzähigkeit, höhere Festigkeit und Steifigkeit bei geringerem Materialeinsatz. Sie bieten gerade für den Material- und Strukturleichtbau vielfältige Verarbeitungs- und Gestaltungsmöglichkeiten, auch als Metallersatz.

Die ips-LFT-Anlage eignet sich nach Unternehmensangaben für die Produktion eines breiten Werkstoffprogramms mit unterschiedlicher Faserverstärkung, definierter Granulatlänge und unterschiedlichen Polymeren. So lassen sich Granulate mit Fasergehalten von 30 bis 60 Gewichtsprozent und Durchsätzen bis 1000 Kilogramm pro Stunde herstellen. Als Schmelze können alle technischen Kunststoffe verwendet werden, als Verstärkungsfasern oder Rovings kommen Glas-, Kohlenstoff- und Aramidfasern sowie Hybrid-Kombinationen in Frage. Die Schnittlänge der Stränge kann zwischen 6 und 25 Millimeter variieren. Die enthaltenen Faserlängen entsprechen der Schnittlänge des Granulats.

Ziel sei es gewesen, eine effizientere Herstellungstechnologie für langfaserverstärkte Kunststoffgranulate zu entwickeln. Die 8-Strang-Pilotanlage sei erfolgreich in Betrieb. Sie steht auch für Kundenversuche zur Verfügung. Hier lassen sich individuellen Kundenanforderungen berücksichtigen und Kleinmengen für Testzwecke produzieren.

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Ausgangspunkt der Anlage ist die tangentiale, kontrollierte Abwicklung der Rovings zur Vermeidung von Twists oder „Verdrillungen. Ein Compoundier-Extruder stellt die Polymer-Schmelze bereit. Herzstück der Anlage sind das Imprägnierwerkzeug und die Nachformmodule. Hier werden die gespreizten Rovings mit der Polymerschmelze imprägniert. Das konstruktiv einfache Imprägnierwerkzeug überzeuge durch flexible Einstellung der Faserspannung in Abhängigkeit von Fasertyp, Fasertiter und der Verfahrensgeschwindigkeit. Das garantiere den optimalen Imprägnierungsgrad der Filamente.

Unterstützt wird der Imprägnier-Prozess von einer Nachformdüse und durch Umformrollen. In dieser Phase der Anlage werden die LFT-Stränge auf den Soll-Fasergehalt kalibriert und anschließend gekühlt. Die Umformwalze bzw. das Formrollenmodul formen die Stränge nach, glätten und kühlen sie. Je nach Kunststofftyp ist es notwendig, die LFT-Stränge mit Wasser zu kühlen. Hierfür steht eine Strangkühlwanne mit integriertem Prozesswassersystem optional zur Verfügung.

Ein Rollen- oder Bandabzug sorgt für konstante Abzugsgeschwindigkeit und eine gleichmäßige Erfassung aller Stränge. Mithilfe des Stranggranulators werden die Stränge in die gewünschte Granulatlänge geschnitten.

Über eine zentrale Bedienoberfläche werden alle Module der ips-LFT-Anlage gesteuert. Das reicht von der Abzugsgeschwindigkeit über den Durchsatz des Extruders bis hin zur Schnittlänge des Granulats. Alle Komponenten sind regelbar.

Die Entwicklung der Anlage zur Herstellung von LFT-Granulat ist ein gemeinsames Projekt von ips und Cetex, dem Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen an der Technischen Universität Chemnitz – gefördert von der Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand ZIM.

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