Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war die Verfahrensentwicklung und anlagentechnische Untersetzung der kontinuierlichen Herstellung eines thermoplastischen Elastomeren (TPE) \u00e4hnlichen Compounds aus Altgummimehl und Kunststoffrecyclat. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Gummimehl mit Kunststoff und weiteren Additiven in einem Doppelschneckenextruder unter definierten Umgebungsbedingungen miteinander compoundiert werden. Der Compound muss so stabil sein, dass es im folgenden Verarbeitungsprozess, z. B. beim Spritzgie\u00dfen, nicht zu Entmischungen kommen kann. Die Anlagen-auslegung wird eine kontinuierliche Teileproduktion im Extruderverfahren und Spritzgie\u00dfen zulassen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00dcber ein Versuchsprogramm werden zur Entwicklung eines geeigneten Gleichlauf-Doppelschneckenextruders die optimale Dosierreihenfolge f\u00fcr die Rezepturkomponenten ermittelt und die Dosiermodule bestimmt. Danach erfolgt die optimale Festlegung der einzelnen Verfahrensschritte des Prozessablaufs. Wichtiger Bestandteil ist die Testung und Auslegung der Schneckengeometrie. Die Optimierung der Rezepturkomponenten mit der Bestimmung ihrer Stoffkennwerte und Vorgabe der Rezepturen f\u00fcr eine Produktanwendung sowie die Ermittlung der mechanischen und physikalischen Kennwerte sind eine wichtige Grundlage f\u00fcr die Sicherung einer stabilen Produktion. Auf dieser Basis erfolgt in einem weiteren Arbeitsschritt die maschinentechnische Auslegung der Anlage f\u00fcr einen Produktionseinsatz. Ebenso wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung f\u00fcr das entwickelte Verfahren, die Anlagentechnik und die Produktkosten durchgef\u00fchrt. Im Extrusions- und Spritzgie\u00dfverfahren wurden Pr\u00fcfk\u00f6rper und erste Musterprodukte f\u00fcr nachfolgende Anwendungsf\u00e4lle hergestellt, um den Nachweis der Einsatzf\u00e4higkeit zu erbringen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Stand der Technik zu Projektbeginn war die Herstellung von Elastomeric Alloys im diskontinuierlichen Verfahren (Innenmischer). Technologische Schwierigkeiten treten in Innenmischern durch die hohen Dispersionstemperaturen gegen\u00fcber den maximal tolerierbaren Temperaturen der Vernetzungsmittel (110-120\u00b0C) auf. Deshalb bietet sich die Extrusion an, deren Vorteil die Absenkung der Massetemperatur w\u00e4hrend des Mischvorganges ist. Das kontinuierliche Einmischen fl\u00fcssiger Mischungsbestandteile im Extruder ergibt, dass die Bedingungen (z.B. Ort der Zumischung, Gleichm\u00e4\u00dfigkeit der Verteilung, erforderlicher Einspritzdruck, R\u00fcckstr\u00f6msicherheit) f\u00fcr das Einspritzen von Vernetzern entscheidend sind.
\nF\u00fcr die Realisierung des Extrusionsprozesses war die Ermittlung und Klassifizierung aller den Prozess der reaktiven Compoundierung beeinflussenden Prozessvariablen, deren Verkn\u00fcpfungen und Korrelationen und die Bestimmung von Kriterien f\u00fcr die Optimierung des Prozesses selbst von entscheidender Bedeutung. Ausgehend von den die Prozesszielrichtung beeinflussenden Maschinenparametern und den technologischen Stellgr\u00f6\u00dfen des Doppelschneckenextruders wurden die durch Variation dieser Prozessvariablen beeinflussbaren qualitativen und quantitativen Prozesszust\u00e4nde und Parameter betrachtet. F\u00fcr die Herstellung von Elastomeric Alloys im Extrusionsverfahren sind die folgenden Verfahrensstufen erforderlich:
\n\u00b7 Plastifizieren des Polyolefins
\n\u00b7 Vorentgasen des Polyolefins (nur bei der Verwendung von Recyclaten)
\n\u00b7 Dispergieren des Gummimehls in die Polyolefinschmelze
\n\u00b7 Homogenisierung des Polyolefin\/Gummimehl-Blends
\n\u00b7 Dispergieren der Reaktionskomponenten im Blend
\n\u00b7 Reaktionsprozess Polyolefin\/Gummimehl.
\n\u00b7 Entgasen fl\u00fcchtiger Reaktionsprodukte.
\nJe nach Prozesserfordernis k\u00f6nnen die Verfahrensstufen parallel oder nacheinander im Doppelschneckenprozessraum erfolgen. Daf\u00fcr wurden f\u00fcnf Prozessmodelle definiert.
\nEs konnte der Nachweis erbracht werden, dass im kontinuierlichen Verfahren mindestens die gleichen Eigenschaften bei gleichem Mischungsverh\u00e4ltnis der Ausgangsstoffe (Altgummimehl, PP-Granulat, Peroxid\/fl\u00fcssig) zu erzielen sind. Eine Wirtschaftlichkeitsabsch\u00e4tzung ergibt, dass eine gro\u00dftechnische Umsetzung m\u00f6glich ist. Als Vergleichsprodukt wurden die Thermoplastischen Elastomere gew\u00e4hlt, da deren Eigenschaften und Einsatzgebiete \u00e4hnlich sind. Die gr\u00f6\u00dften wirtschaftlichen Effekte sind bei den Produktanwendungen zu erzielen, wo ein hoher Altgummimehlanteil entsprechend den geforderten Produkteigenschaften Verwendung finden kann.
\nDas erreichbare Kennwerteniveau der Elastomeric Alloys h\u00e4ngt stark vom eingesetzten Gummimehltyp ab. Bei Verwendung von Ganzreifenmehl ist ein deutlicher Abfall der mechanisch-physikalischen Kennwerte zu verzeichnen. Dies kann im wesentlichen auf den naturgem\u00e4\u00df hohen Fremdstoffanteil (Stahlcord, textile Bestandteile) des Ganzreifenmehls zur\u00fcckgef\u00fchrt werden. Dieser Kennwerteabfall ist sowohl bei Elastomeric Alloys aus dem Innenmischer als auch bei extrudierten Compounds festzustellen und somit von der Mischtechnologie unabh\u00e4ngig. Somit ist die Qualit\u00e4t und Art des Matrix-Polypropylen f\u00fcr die Verwirklichung eines hohen Kennwerteniveaus der Elastomeric Alloys von ausschlaggebender Bedeutung.
\nAllerdings ist es ebenfalls ein Ergebnis des Projektes, dass der Einsatz von Kunststoffrecyclaten in keinster Weise vergleichbare Eigenschaften zur Verwendung von Prim\u00e4rware ergibt. Auch bleibt als Kunststoffanteil Polypropylen die einzige Alternative. Der Einsatz von Polypropylen-Recyclat ist prinzipiell m\u00f6glich, aber nur in den Produktanwendungen, wo keine hohen Werkstoffanforderungen (z.B. Zugfestigkeit) gestellt werden. Nur in diesen F\u00e4llen ist dann das verwendete Elastomeric Alloy eine kosteng\u00fcnstige Alternative zum Kunststoff.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Workshop zur Pr\u00e4sentation wesentlicher Ergebnisse am 24.07.01 in Chemnitz.
\nFachvortr\u00e4ge auf der Technomer 2001, Chemnitz; auf einem Fortbildungsseminar zu thermoplastischen Elastomeren des DKG (Deutsche Kautschuk Gesellschaft), Hannover und auf der Jahrestagung der Bezirksgruppe Ost der Deutschen Kautschuk Gesellschaft in Magdeburg.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
\u00b7 Eine Herstellung von Elastomeric Alloys mit Hilfe der Extrusionstechnologie ist gro\u00dftechnisch unter wirt-schaftlichen Gesichtpunkten m\u00f6glich.
\n\u00b7 Durch das kontinuierliche Verfahrens sind mindestens die gleichen Werkstoffkennwerte wie in diskonti-nuierlicher Herstellung zu erzielen.
\n\u00b7 PP-Recyclate sind aufgrund unzureichender Produktqualit\u00e4t nur begrenzt einsetzbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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