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24.09.2012

In-situ-Polymerisation von Polyamid

Herstellung von Bauteilen aus PA durch Polymerisation von Caprolactam im RTM-Verfahren (© Kunststoffe)

Herstellung von Bauteilen aus PA durch Polymerisation von Caprolactam im RTM-Verfahren (© Kunststoffe)

Im August zeigte Engel auf einer Hausmesse erstmals die In-situ-Polymerisation von e-Caprolactam mit einer neu entwickelten und servoelektrisch angetriebenen Hochdruck-RTM-Spritzeinheit. Ein Gelenkarmroboter legt dabei zunächst ein vorgefertigtes Faser-Preform ins Spritzgießwerkzeuge ein. Anschließend werden die Fasern mit Caprolactam imprägniert. Dabei kommen zwei vertikale, parallel zueinander angeordnete Plastifiziereinheiten zum Einsatz: in einer befindet sich Caprolactam mit einem Katalysator, im der anderen ist dem Caprolactam ein Aktivator zugemischt. Diese In-situ-Polymerisationstechnik hat Engel gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für chemische Technologie (ICT), Pfinstal, entwickelt. Aufgrund der niedrigen Viskositäten des Caprolactam können selbst feinste Faserfilamente ohne Schädigung benetzt und maßgeschneiderte Faserstrukturen lastorientiert eingebracht werden.

Die Nutzung von monomerem Lactam zur Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen wurde zwischen 2006 und 2008 in einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Fraunhofer-Instituten ICT und IAP untersucht. Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens sind die Vielfalt der Verarbeitungsmöglichkeiten und der sehr große Freiheitsgrad bei der Gestaltung von Formteilen. Im Vergleich zu einer Thermoplastschmelze weist die Monomerschmelze eine relativ geringe Viskosität auf. Daher können beim Spritzgießen lange Fließwege bei geringer Wanddicke realisiert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, sehr voluminöse Halbzeuge und Bauteile mit ungleichmäßiger Wanddicke herzustellen. Dies reduziert den Aufwand bei der Nachbearbeitung der Bauteile. Da das Endprodukt im Gegensatz zu den meisten anderen reaktiven Polymersystemen ein Thermoplast ist, können die Bauteile oder Halbzeuge nach ihrer Nutzungsphase stofflich wiederverwertet werden. BASF entwickelt derzeit Caprolactam-Systeme mit speziellen Aktivatoren und Katalysatoren, um die Polymerisationsreaktion an die Anforderungen der hergestellten Bauteile anzupassen.

In einem Forschungsprojekt am Institut für Kunststoffverarbeitung wurde die reaktive Extrusion von PA6 mit Zellulosefasern im Doppelschneckenextruder untersucht. Auch dieses Verfahren basiert auf der anionischen Ringöffnungspolymerisation von e-Caprolactam. In den Versuchen konnten die Zellulosefasern kontinuierlich mit dem niedrigviskosen Reaktionsgemisch imprägniert werden. Dies wirkte sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere auf die Steifigkeit des Materials, aus.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Engel Austria GmbH
Ludwig-Engel-Strasse 1
AT 4311 Schwertberg
Tel: +43 50 620-0
Fax: +43 50 620-3009


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