Reaktive Kunststoffaufbereitungs- und -formgebungsprozesse als Einstufenverfahren unter Verwendung eines Spritzgießcompounders

Die vorliegende Arbeit wurde unter Verwendung des Spritzgießcompounders (IMC) der Firma Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH erstellt. Durch konsequente Optimierungsmaßnahmen des Originalkonzeptes und der Durchführung innovativer Werkstoffentwicklungen mit maßgeschneidertem Kennwerteprofil sollen dem IMC neue, wirtschaftlich viel versprechende Einsatzgebiete ermöglicht werden. Mit der Installation eines prozesszeitkonformen kontinuierlichen on-line Qualitätsüberwachungssystems konnten bei der Aufbereitung und Formgebung reaktiver Composites reproduzierbare Korrelationen durch Erarbeitung von Toleranzfeldern mit den mechanischen Kennwerten ermittelt werden. Bei der Betrachtung des originalen Anlagenkonzeptes konnten „Totwasserzonen“ mit Hilfe numerischer Methoden systematisch detektiert und eliminiert werden. Im Zuge dieser numerischen Untersuchungen wurde ebenfalls die Umgestaltung des Befüllungssystems von „First In – Last Out“ auf „First In – First Out“ realisiert. Die entwickelten, strömungsgünstigsten Modelle wurden anschließend gefertigt, adaptiert und experimentell untersucht. Als Ergebnis stellte sich bei Farbwechselversuchen eine Spülzeitverkürzung von ca. 65 % ein, sowie ein dabei günstigeres Faserlängeneinkürzungsverhalten. Bei dem Einsatz thermosensitiver Stoffe konnte ein verbessertes Kennwerteprofil aufgrund des zusätzlich engeren Verweilzeitspektrums der Schmelze in den Überleitungskanälen realisiert werden. Um das vielseitige Einsatzpotential des IMCs unter Beweis zu stellen, wurden drei reaktive Verfahren reproduzierbar entwickelt, durchgeführt und analysiert. Dabei handelte es sich erstens um thermoplastische Vulkanisate auf Basis einer Polyamid12-Matrix, in welche ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in mikrodisperser Verteilung eingebettet ist. Das zweite Stoffsystem bildete eine hochtemperaturbeständige Mehrphasenlegierung auf Basis von Polybutylenterephthalat unter Zugabe von Glasfaserrovings (Faserverbundwerkstoff). Bei der dritten Verfahrensentwicklung erfolgte eine Zähigkeitsmodifizierung von Polybuthylentherephthalat durch Blenden einer Komponente mit elastomeren Charakter und der Zugabe eines Reaktivsystems.