Leistungssprung für die Pultrusion prämiert

Der Innovationspreis Polyurethane des Fachverbands Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. FSK in der Kategorie "Technologie – Verarbeitung und Chemie" geht 2017 an Covestro, Krauss Maffei und das Institut für Kunststoffverarbeitung IKV. Prämiert wurden die gemeinsamen Entwicklungen zur breiteren industriellen Nutzung des Pultrusionsverfahrens mit Polyurethanharzen.

Bei der Preisverleihung im Rahmen der Internationalen FSK-Fachtagung Polyurethan 2017 im österreichischen Gurten hob die Jury besonders die gesteigerte Wirtschaftlichkeit der Pultrusion für Verarbeiter und den gemeinschaftlichen Projektansatz der Partner hervor.

Pultrudierte Composites haben sich bereits in wärmedämmenden Fenster­rahmen oder zur Versteifung von Rotorblättern für Windkraftanlagen bewährt. Das Verfahren bietet größtes Potenzial zur kontinuierlichen Herstellung von Composite-Profilen, allerdings stand bisher die mangelnde Industrialisierung des Verfahrens einer breiteren Verwendung entgegen.

In enger Kooperation haben Covestro, Krauss Maffei und das IKV nach Überzeugung der Jury die Chemie und Technologie sowie den Pultrusionsprozess verbessert, so dass Produktivität, Prozess- und Produktqualität deutlich gesteigert wurden. Verarbeiter können dadurch gegenüber der bisherigen Variante deutliche Kosteneinsparungen erzielen.

Mit seiner neuen iPul-Serie stellt Krauss Maffei erstmals schlüsselfertige Komplettanlagen zur Verfügung, in denen die Anlagen-, Prozess- und Werkzeugtechnologie aus einer Hand stammen. Wichtige Verfahrensparameter wie die Austragsleistung und Abzugsgeschwindigkeit werden zentral gesteuert. In den neuen Anlagen erfolgt das Tränken der Fasern nicht mehr offen, sondern mittels einer Dosiermaschine in einer geschlossenen Injektionsbox. Neben der Vermeidung von Geruchsbelastungen für die Mitarbeiter des Pultrudeurs erlaubt die neue Technik eine spezielle Temperaturführung beim Aushärten und damit eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit. Die Anlagen arbeiten sensorgestützt und mit hohem Automatisierungsgrad.

Als weiterer Vorteil von iPul nennt Krauss Maffei die große Flexibilität und Präzision der Anlagen. Dank der Injektionsbox und Dosiertechnik mit einem neu entwickelten Mischkopf ist es möglich, sehr unterschiedliche Harze zu verarbeiten, auch hochreaktive Polyurethansysteme. Die Injektion des Matrixmaterials erfolgt kostensparend unter Niederdruck.

Polyurethanharze bieten gegenüber etablierten Pultrusionswerkstoffen wie Epoxid-, ungesättigten Polyester- oder Vinylesterharzen deutliche Vorteile. Ihre geringere Viskosität, die gute Benetzung der Fasern sowie die hohe Reaktivität erlauben höhere Prozessgeschwindigkeiten, was die Produktionskosten senkt. Ein weiterer Vorteil ist die große Flexibilität – Reaktionszeit und Viskosität von Polyurethanharzen lassen sich breit variieren, so dass auch filigrane Bauteilgeometrien präzise abgebildet werden.

Covestro bietet für die Pultrusion die Polyurethan-Systeme Baydur PUL und Desmocomp an. Die erstgenannten Produkte sind flüssige, zweikomponentige Systeme, aus denen sehr robuste Profile unter anderem mit herausragenden Wärmedämmeigenschaften hergestellt werden. Deshalb sind sie für den Einsatz in dämmenden Fensterrahmen bestens geeignet.

Desmocomp zeichnet sich neben guten mechanischen Eigenschaften durch eine hervorragende UV-Beständigkeit und Witterungsstabilität aus und ist deshalb für sichtbare Anwendungen im Außeneinsatz vorgesehen. Das aliphatische System wurde in diesem Jahr auf der JEC World Composites Messe in Paris mit dem JEC Innovation Award ausgezeichnet.

Beim Pultrudieren werden Glas-, Carbon- oder andere Fasern kontinuierlich von Rollen zugeführt und in einer Injektionsbox mit einem flüssigen, duroplastischen Harzsystem getränkt. Der Faserverbund härtet unter Wärmeeinfluss in einem formgebenden Werkzeug aus. Dabei wird das ausgehärtete Profil ständig weitergezogen, weshalb das Verfahren auch als Strangziehen bekannt ist. Nach dem Abkühlen konfektioniert eine mitlaufende Säge das Profil. Die erhaltenen geraden Profile zeichnen sich durch eine sehr große gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung aus.

Covestro und das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen kooperieren eng im Bereich der Verfahrensentwicklung Pultrusion mit Polyurethan. Das IKV unterstützt mit seiner langjährigen Expertise im Bereich der Polyurethanverarbeitung sowie der Pultrusion mit reaktiven Harzsystemen bei Entwicklungsfragen rund um den Pultrusionsprozess.

gk