Forschung & Entwicklung

Leistungssprung für die Pultrusion

Die neuen Pultrusionsanlagen von KraussMaffei kombinieren die direkte Injektion des Matrixmaterials mit dem Radius-Pultrusionsverfahren. Bild: Krauss-Maffei
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Covestro erhält zusammen mit KraussMaffei und dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen den Innovationspreis Polyurethane 2017. Der Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. (FSK) würdigt damit die Entwicklungen der Partner für eine breitere industrielle Nutzung des Pultrusionsverfahrens mit Polyurethanharzen. Für die Auszeichnung in der Kategorie „Technologie – Verarbeitung und Chemie“ hob die Jury besonders die gesteigerte Wirtschaftlichkeit des Verfahrens für Verarbeiter und den gemeinschaftlichen Projektansatz der Partner hervor.

Pultrudierte Verbundwerkstoffe 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 die drei Partner die Chemie und Technologie sowie den Pultrusions-Prozess verbessert, so dass Produktivität, Prozess- und Produktqualität gesteigert wurden. Verarbeiter können dadurch gegenüber der bisherigen Variante deutliche Kosteneinsparungen erzielen.

Flexible Komplettanlagen mit hoher Automatisierung

Mit seiner neuen iPul-Serie stellt KraussMaffei 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.

Ein Vorteil von iPul ist 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.

Vorteil Polyurethan

Polyurethanharze bieten gegenüber etablierten Pultrusions-Werkstoffen 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 robuste Profile unter anderem mit positiven Wärmedämmeigenschaften hergestellt werden. Deshalb sind sie für den Einsatz in dämmenden Fensterrahmen geeignet. Desmocomp zeichnet sich neben guten mechanischen Eigenschaften durch UV-Beständigkeit und Witterungsstabilität aus und ist deshalb für sichtbare Anwendungen im Außeneinsatz vorgesehen.

So funktioniert das Pultrusions-Verfahren

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 an der RWTH Aachen kooperieren eng im Bereich der Verfahrensentwicklung Pultrusion mit Polyurethan. Das IKV unterstützt mit seiner langjährigen Expertise im Bereich der Polyurethan-Verarbeitung sowie Pultrusion mit reaktiven Harzsystemen bei Entwicklungsfragen rund um den Pultrusions-Prozess. (ig)

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