Laminat-Muster zeigen die vielseitigen Möglichkeiten von Naturfaserverbundwerkstoffen (NFK-Compounds)
Anwendung

NFK: Naturfaserverstärkte Kunststoffe

Über Jahrtausende waren natürliche Materialien die primären Werkstoffe der Menschen.

Holz diente zum Haus- und Schiffbau, Flachs- und Hanffasern wurden zu Tauen und technischen Textilien wie Segeln und Getreidesäcken verarbeitet.

In der Neuzeit und während der industriellen Revolution kamen neue Anwendungsgebiete hinzu. Chemiker entwickelten Bindemittel, mit deren Hilfe Naturfasern zu stabilen Bauteilen verarbeitet und für verschiedene Industrien zugänglich gemacht werden konnten.

Typische Anwendungsbereiche

Schwarzes Granulat aus NFK Compounds, die mit Compoundiersystemen von BUSS hergestellt wurden.
Braunes NFK-Compound-Granulat, nach der Aufbereitung mit einem BUSS Compounder
Naturfarbenes Granulat aus Naturfaserverbundwerkstoffen / NFK Compounds hergestellt mit einem BUSS Compounder
Naturfaserverstärkte Kunststoffe werden für die Herstellung von Terrassen verwendet
Brillen als Beispiel für Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK-Compounds)
Laminat-Muster zeigen die vielseitigen Möglichkeiten von NFK Compounds (naturfaserverstärkten Kunststoffen)

Die spezifischen Eigenschaften von Naturfasern sind damals wie heute die treibenden Kräfte diese Werkstoffe zu wählen: Die guten mechanischen Festigkeitswerte wie Zug- und Schlagfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul gepaart mit geringem Gewicht.

Die nachwachsende Rohstoffbasis, die hervorragenden CO2- und Energiebilanzen und nicht zuletzt auch der konkurrenzfähige Preis ließen die Anwendungen und entsprechend die Volumina in die Höhe schnellen. Zu den wichtigsten Anwendungsfeldern gehören die Fahr- und Flugzeugindustrie sowie die Bauindustrie.

Mehr Einblicke in unsere Möglichkeiten für die Plastik-Industrie

Vorteile

BUSS Compoundiersysteme bieten für NFK Compounds folgende spezifische Vorteile

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.

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.

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.

Die BUSS-Technologie der Compoundiermaschinen erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 70% (bei NFK Compounds) 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 getrennte Ausführung des Compoundierens im BUSS Ko-Kneter und des Druckaufbaus in der Austragseinheit erlaubt ein Aufbereiten bei niedrigen Drücken und tiefen Temperaturen. So kann durch die Konfiguration anwendungsspezifischer Schneckengeometrien in jeder Prozesszone ein optimiertes Temperaturprofil sichergestellt werden.

Anforderungen an die Compoundierung

von NFK

Für Compoundier-Systeme zur Produktion von naturfaserverstärkten Kunststoffen werden als Matrix thermoplastische oder duroplastische Polymere eingesetzt. Dies können bei den Thermoplasten PE, PP, PS, PVC oder auch PLA sein. Bei den Duroplasten sind es hauptsächlich Acrylat-, Epoxid- und Phenolharze.

Die wichtigsten Vertreter bei den Fasern sind Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Sisal, Abaca und Baumwolle. Holzfasern, Holzmehl oder auch Reishülsen sind weitere Materialien, die breit eingesetzt werden. In vielen Fällen kommen maßgeschneiderte Haftvermittler zum Einsatz, um den optimalen Verbund von Matrix und Faser sicherzustellen.

Für den Compoundiervorgang von Naturfaserverstärkten Kunststoffen sind hervorragende dispersive und distributive Mischvorgänge bei tiefen Produkttemperaturen die Voraussetzung, um die hohen Anteile von typischerweise 30-70% an Naturfasern und die Additive anforderungsgerecht aufzubereiten und die Naturfasern nicht thermisch zu schädigen. Eine Mehrfachaufteilung der Dosierströme und gegebenenfalls auch die Flüssigkeitsinjektion von Haftvermittlungsadditiven an definierten Positionen gehören zum Anforderungsprofil.

Der BUSS Ko-Kneter kann seine spezifischen Fähigkeiten in diesen Anwendungen hervorragend zur Geltung bringen: Die durch das Wirkprinzip bei der Compoundierung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen gegebene enorm hohe Anzahl von Mischzyklen bei moderaten und gleichmässigen Schergeschwindigkeiten erlaubt höchste Mischeffizienz und dadurch Produktqualität bei maximalen Durchsätzen.

Ein Nebeneffekt der moderaten Schergeschwindigkeit ist der deutlich niedrigere Verschleiß im Vergleich mit alternativen Schneckenmaschinen.

Der Prozessraum ist bausteinförmig aufgebaut und wird von den hauseigenen Experten anwendungsspezifisch ausgelegt. Mit dem zweistufigen System des BUSS Ko-Kneters werden das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt.

So können die Verfahrensschritte des BUSS-Ko-Kneters in der Compoundierung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen unabhängig optimiert werden. Das aufklappbare Gehäuse des BUSS Ko-Kneters bzw. abfahrbare Gehäuse des Austragsextruders sichert einen schnellen Zugang und hohe Verfügbarkeit des Systems.

Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der ganzen Anlage und die breit abgestützte BUSS-Verfahrensexpertise machen den BUSS Ko-Kneter zur ersten Wahl für das Compoundieren von NFK Compounds.

Typisches Anlagenlayout

COMPEO für die NFK Compoundierung

Sehen Sie sich unser typisches Anlagenlayout für die Produktion von Naturfaserverstärkten Kunststoffen in unserem COMPEO Showroom an.

Lernen Sie unsere COMPEO Compounder-Serie kennen

BUSS Ko-Kneter

auf der ganzen Welt

Unsere patentierten Ko-Kneter sind heute weltweit vertreten und unterstützen unsere Kunden in der Produktion von Kunststoffen. Mit Hilfe der BUSS Compoundieranlagen können unsere Kunden alle anspruchsvollen Anforderungen der NFK Compoundierung bewältigen.

Weltkarte mit Übersicht über Ko-Kneter, die in der Herstellung von Performance Compounds im Einsatz sind.

Anzahl der eingesetzten Ko-Kneter in der NFK-Compoundierung

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