Intelligente Anlagen für langfaserverstärktes Granulat

IPS erweitert sein Produktportfolio und liefert jetzt auch komplette Lösungen zur Herstellung von Granulat aus langfaserverstärkten Thermoplasten.

Wie bei seinen Strang- und Unterwassergranulier-Systemen bietet die IPS Intelligent Pelletizing Solutions GmbH & Co. KG auch bei den Anlagen zur Herstellung von Granulat aus langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT) die kompletten Lösungen aus einer Hand an – von der Planung über den Bau bis zur Inbetriebnahme.

Die Anlage IPS-LFT HP stellt hochwertige langfaserverstärkte Thermoplaste im Pultrusions- oder Strangziehverfahren her. Gegenüber kurzfaserverstärkten Kunststoffen besitzen Bauteile aus langfaserverstärkten Thermoplasten eine erheblich größere Schlag-/Kerbschlagzähigkeit, eine wesentlich höhere Festigkeit sowie eine ausgezeichnete Steifigkeit bei geringerem Materialeinsatz.

Damit bieten diese Werksotffe gerade für den Material- und Strukturleichtbau vielfältige Verarbeitungs- und Gestaltungsmöglichkeiten. „Insbesondere Anwendungen, bei denen bisher vor allem Metalle eingesetzt wurden, können durch langfaserverstärkte Thermoplaste ressourcenschonend und kostengünstiger realisiert werden“, erklärt Simon Weis, Geschäftsführer und LFT-Projektverantwortlicher bei IPS. Das gilt insbesondere für hochbelastbare Strukturbauteile im Kfz-Bereich, in der Luft- und Raumfahrt sowie Elektronik, aber auch im Anlagenbau oder für Sportausrüstungen.

Wie IPS erklärt, eignet sich die LFT-Anlage für die Produktion einer breiten Werkstoffpalette mit unterschiedlicher Faserverstärkung, definierter Granulatlänge und unterschiedlichen Polymeren. So lassen sich mit der Anlage LFT-Granulate mit Fasergehalten von 30 bis 60 Gewichtsprozent und Durchsätzen bis zu 1.000 kg/h 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 mm variieren. Die enthaltenen Faserlängen entsprechen dabei exakt der Schnittlänge des Granulats.

„Unser Ziel war es, eine effizientere Herstellungstechnologie für langfaserverstärkte Kunststoffgranulate zu entwickeln. Unsere Acht-Strang-Pilotanlage ist erfolgreich in Betrieb. Sie steht auch für Kundenversuche zur Verfügung. Hier können wir schnell individuellen Kundenanforderungen nachgehen und Kleinmengen für Testzwecke produzieren“, sagt Simon Weis.

Ausgangspunkt der Anlage ist die tangentiale, kontrollierte Abwicklung der Rovings zur Vermeidung von „Twists“ oder „Verdrillungen. Über einen leistungsfähigen Compoundier-Extruder wird die gewünschte Polymer-Schmelze bereitgestellt. Das Herzstück der LFT-Anlage sind das Imprägnierwerkzeug und die Nachformmodule. Hier werden die gespreizten Rovings mit der Polymerschmelze imprägniert.

Das konstruktiv einfach gehaltene Imprägnierwerkzeug überzeugt laut IPS durch eine flexible Einstellung der Faserspannung in Abhängigkeit von Fasertyp, Fasertiter und der Verfahrensgeschwindigkeit. Das garantiert einen optimalen Imprägnierungsgrad der Faserfilamente.

Unterstützt wird der Imprägnier-Prozess durch eine 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 eine 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 dabei variabel regelbar.

Entwickelt wurde die neue Anlage zur Herstellung von LFT-Granulat übrigens gemeinsam von IPS und der Cetex Institut gGmbH, dem Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen an der Technischen Universität Chemnitz – gefördert durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand ZIM.

gk