Spritzenfiltrationsmembranen als Beispiel für Anwendungen aus Fluorkautschuk
Anwendung

Fluorpolymere: Granulierung und Aufbereitung

Fluorpolymere sind Hochleistungspolymere mit außergewöhnlichen Eigenschaften

Die Fluorpolymere gehören ohne Zweifel zu den High-Performance Polymeren. Im Jahr 1938 wurde das Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE) zufällig durch Plunkett bei DuPont entdeckt. Die außergewöhnlichen Eigenschaften von Fluorpolymeren wurden rasch erkannt und sind bis heute entscheidend für viele High-Tech Anwendungen.

Neben ausnehmend guter chemischer Beständigkeit verfügen sie über exzellente elektrische und thermische Eigenschaften, sind schwer benetz- und entflammbar und weisen geringste Reibungskoeffizienten auf. Die meisten dieser Eigenschaften sind auf die in der Polymerkette vorhandenen Fluoratome zurückzuführen.

Fluor ist das elektronegativste und das reaktivste Nichtmetall im Periodensystem. Nach Wasserstoff weist Fluor den kleinsten Atomradius innerhalb der Elemente auf. Bei der Reaktion mit Kohlenstoff bildet sich eine extrem kurze und feste Bindung, welche die außergewöhnlichen Eigenschaften der Fluorpolymere bestimmt. Das Schließen des Produktezyklus bei Fluorpolymeren erlaubt ein Up-Cycling auch von End-of-Life-Produkten.

Typische Anwendungsbereiche

Die Fluorpolymere lassen sich in die folgenden Untergruppen einteilen: Der Anteil an PTFE beträgt etwa 66% am Gesamtvolumen: PTFE lässt sich aufgrund der hohen Schmelzviskosität nicht thermoplastisch verarbeiten. Die Fluorthermoplaste wie PVDF, PFA, FEP, etc. umfassen etwa 28% des Volumens. Die breit gefächerte Produktgruppe der Fluor-Kautschuke (FKM), die sowohl die sogenannten Bipolymere wie auch die Terpolymere umfasst, bildet mit insgesamt 8% die dritte Untergruppe.

Die beiden letztgenannten Produktgruppen werden durch den Compoundierschritt auf die jeweiligen Anwendungen hin maßgeschneidert. PTFE-haltige Zuschlagstoffe können in Anwendungen wie Gleitlagern eine Rolle spielen.

Die Kombination von verfahrenstechnischer Expertise, den systemspezifischen Möglichkeiten des BUSS Ko-Kneter wie auch dem Wissen um die metallurgische Ausgestaltung der Anlagen erlauben das Umsetzen von ausgeklügelten Lösungen: Dies reicht von unterschiedlichen Anteilen an leitfähigen Zuschlagstoffen über die Produktion im Reinraum für medizinische Anwendungen bis hin zur Verstärkung mit Glas- und Carbonfasern für höchste mechanischen Beanspruchungen.

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Vorteile

BUSS Compoundiersysteme bieten bei der Aufbereitung von Fluorpolymeren folgende spezifische Vorteile

Die BUSS-Technologie der Compoundiermaschinen erlaubt hohe Füllstoffanteile durch das Aufteilen auf 2-3 Zuführpositionen, nutzen von Einspeiseorganen wie Seitenzuführschnecken, gravimetrischer Zuführung von Füllstoffen, Rückwärtsentlüftung und einer hervorragenden Fördereffizienz. Die moderaten Scherraten des Ko-Kneters erlauben eine mühelose Handhabung der hohen Viskositäten, die bei hohen Füllstoffgraden entstehen.

Die moderaten Scherraten des BUSS Ko-Kneters gewährleisten eine kontrollierbare Scherung und niedrige Temperaturprofile und beanspruchen die Struktur von Fasern und hochstrukturierten Füllstoffen wie Russ deutlich weniger als andere Systeme. Dies führt zu besseren mechanischen und elektrischen Eigenschaften, verbessertem Fließverhalten und einem niedrigeren Verbrauch an teuren Additiven.

Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen in der Compoundiermaschine bei tieferen Temperaturen, während nur die erforderliche Scherenergie für die anliegende Verfahrensaufgabe eingeleitet wird. Die enge Scherratenverteilung, im Vergleich zu alternativen Systemen, gewährleistet gleichförmige Scherverläufe für jedes einzelne Partikel. Dies führt zu einer hochwertigen Aufbereitung bei geringerer Energieeinleitung.

Mit dem BUSS Ko-Kneter kann dank gleichförmiger, moderater Scherraten im ganzen Schneckengang ein enger, definierter Temperaturbereich eingehalten und die Temperaturspitzen anderer Systeme vermieden werden. Dies erlaubt präzises Einhalten eines engen Temperaturspektrums über die ganze Verfahrenslänge.

Der BUSS Ko-Kneter erlaubt eine präzise Temperaturführung aufgrund einer kontrollierten Energieeinleitung und gleichförmigen, moderaten Scherraten, sowie deren Temperaturüberwachung durch Thermoelemente. Diese sind in von Polymer umgebenen, hohlgebohrten Knetbolzen an relevanten Positionen entlang des Verfahrensteils montiert.

Anforderungen an die Compoundierung

von Fluorpolymeren

Die unmittelbar einsetzenden, schonenden Mischvorgänge und jeweiligen Relaxationsphasen führen zu exzellenten distributiven Mischergebnissen, bei optimaler Erhaltung der inneren Struktur der leitfähigen Materialien oder Länge der Fasern. Die moderaten Schergeschwindigkeiten des BUSS Ko-Kneters sichern ein Fahren im zulässigen Operationsfenster ohne Temperaturspitzen, die bei alternativen Systemen zur Abspaltung von schädlichen Nebenprodukten führen könnte.

Die Designfreiheit des Systems ermöglicht zudem, spezifisch auf die sich erhöhenden Viskosität in den Verfahrenszonen mit gezielt gewählten Konfigurationen einzugehen. Dies erlaubt eine massgeschneiderte Steuerung und Kontrolle der Prozessbedingungen. Im zweistufigen System des BUSS Ko-Kneters werden außerdem das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt.

So wird der Aufbereitungsschritt, unabhängig vom Druckaufbau, Filtrations- und Formgebungsschritt, auf bestmögliche Ergebnisse bezüglich Qualität und Durchsatz optimiert.

Die eingesetzte Compoundiertechnologie des Ko-Kneter macht Buss zum Technologieführer und idealen Partner in der Entwicklung und Kommerzialisierung von nachhaltigen Systemlösungen.

Typisches Anlagenlayout

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Wir präsentieren: COMPEO, der hochmoderne Compounder, der mehr Vielseitigkeit in seiner Anwendung, höhere Flexibilität in der Verfahrenstechnik und einen gesteigerten Mehrwert bei der Compoundproduktion bietet.

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Die Polymere PET und PBT gehören zu der Familie der Polyester. PET kann sowohl als amorphe Formmasse (PET-A) wie auch als teilkristalliner Werkstoff (PET-C) vorliegen.

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