Compoundieranlagen für Thermoplastische Elastomere

Thermoplastische Elastomere (TPE) bilden eine Familie von Werkstoffen, die die Eigenschaften von Elastomeren mit der Rezyklierbarkeit und den Verarbeitungsvorteilen von Kunststoffen vereinen. TPEs benötigen keine Vulkanisation und können mit herkömmlichen Verarbeitungsmethoden, wie zum Beispiel Spritzgießen, Extrusion und Blasformen, verarbeitet werden.

Wie Thermoplaste werden TPE durch Wärmezufuhr plastisch und zeigen bei Abkühlung wieder elastisches Verhalten. Im Gegensatz zur chemischen Vernetzung bei den Elastomeren handelt es sich bei TPE aber um eine physikalische Vernetzung, die durch erneuten Wärmeeintrag auch wieder reversibel ist. Beim Abkühlen bilden sich Vernetzungsstellen, die die elastischen Blöcke zu festen räumlichen Netzwerken verbinden.

So entstehen elastische Eigenschaften, die vergleichbar mit Elastomeren sind und die, wie bei Thermoplasten, wiederholbare Verformungsprozesse ermöglichen. Sie sind daher auch fliessfähig und verformbar. TPEs bestehen aus einer Block-Struktur (A-B-A), die typischerweise durch thermoplastische Enden (A) und elastische Ketten (B) ausgezeichnet ist. Durch diese Struktur werden TPEs in der Mitte zwischen Thermoplasten und Elastomeren eingeordnet. Zusätzlich ordnet die ISO/EN/DIN 18064 die Bezeichnungen der breiten Auswahl an TPEs in 7 Klassen: TPA, TPC, TPO, TPS, TPU, TPV und TPZ. Der 3. Buchstabe bezeichnet die jeweilige Unterklasse. A steht für Amide, C für Copolyester, O für Olefine, S für Styrole, U für Urethane, V für Vulkanisate und schliesslich Z für verschiede Werkstoffe.

Skischuh aus Thermoplastischen Elastomeren TPE

Weißes Granulat, produziert in einer Compoundier-Anlage für TPE Thermoplastische Elastomere

Dichtungsringe in verschiedenen Farben aus TPE Thermoplastischen Elastomeren

Verwendung von TPE im Fahrgastraum eines Autos

Schwarze Kabelschienen aus TPE Thermoplastischen Elastomeren

Typische Anwendungen

Die enorme Breite der Eigenschaftsfelder wie Weichheit/Härte von tiefen Shore A- bis hin zu hohen Shore D-Werten, Einsatztemperaturen von -60°C bis 150 °C und auch die exzellente Kombinierbarkeit mit anderen Kunststoffen ergeben zum Teil recht herausfordernde Compoundier-Aufgaben. So müssen pulverförmige Materialien wie Füllstoffe, Flammschutzmittel, Additive oder auch Flüssigkeiten wie Oele verschiedenster Art, Reagenzien oder Flüssig-Additive in den Compoundier-Prozess eingearbeitet werden. Oft liegen die Erweichungsbereiche und Viskositätswerte der polymeren Komponenten weit bis sehr weit auseinander.

All diese Herausforderungen werden durch die ausgereifte Prozesstechnologie der BUSS Compoundier-Anlagen für thermoplastische Elastomere gut gemeistert. Im Vergleich zu anderen Compoundier-Systemen kann der BUSS Ko-Kneter seine Stärken bei diesen Spezial-Compounds deutlich besser ausspielen.

Anforderungen an die Compoundierung

Mit ausgeklügelten Verfahren werden diese hohen Ansprüche aufgenommen und umgesetzt. Der Buss Ko-Kneter kann im direkten Vergleich mit alternativen Systemen seine spezifischen Stärken sehr gut ausspielen: Die moderaten und einstellbaren Schergeschwindigkeiten dissipieren die Aufschmelzenergie hocheffizient. Eine Überbeanspruchung durch Hotspots, die bei anderen Systemen gang und gäbe ist, kommt deshalb nicht vor. In den Mischzonen der Compoundier-Anlage können durch die enorm grosse Anzahl von Mischzyklen auch höchste Anteile an Zuschlagstoff sehr gut beherrscht werden. Ist eine reaktive Modifizierung gefragt, so werden durch hohlgebohrte Knetbolzen an den optimalen Positionen die Flüssigkeiten direkt in den Schmelzepool eingespritzt und auf kürzester Strecke vermischt. Auch dynamische Vulkanisations-Verfahren werden beherrscht.

Mit dem zweistufigen System des BUSS Ko-Kneters werden das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt. So können die Verfahrensschritte unabhängig voneinander optimiert werden. Für TPE Compounds wird dabei meist ein angeflanschter Austragsextruder als Druckaufbauorgan für die Granulierung oder Weiterverarbeitung verwendet.

Das aufklappbare Gehäuse des BUSS Ko-Kneters sichert einen schnellen Zugang und hohe Verfügbarkeit des Compoundiersystems. Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der ganzen Anlage und die breit abgestützte BUSS Verfahrensexpertise machen den BUSS Ko-Kneter zur einer exzellenten Wahl für das Compoundieren von TPEs in allen Klassen, wovon viele im Felde installierte Anlagen zeugen.

Schwarze, rote und weiße Dichtringe aus TPE Thermoplastischen Elastomere

Typisches Anlagenlayout für die Compoundierung von TPE

Typischer Anlagenaufbau einer Compoundier-Anlage für TPE Thermoplastische Elastomere

BUSS Compoundiersysteme bieten folgende spezifische Vorteile

Gleichförmige, moderate Scherraten
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.
Intensives distributives Mischen
Der BUSS Ko-Kneter gewährleistet ein intensives verteilendes Mischen, da die Überlagerung von Rotation und Axialbewegung der Misch- und Knetschnecke Dehnströmungen bewirkt sowie eine grosse Anzahl an Scheroberflächen und dabei ein kanalübergreifendes Mischen erzeugt.
Enges Temperaturspektrum
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 das präzises Einhalten eines engen Temperaturspektrums über die ganze Verfahrenslänge.
Hohe Füllgrade erzielbar
Die BUSS Compoundier-Technologie erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 90%, 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.
Flüssigkeitseinspritzung an jeder Bolzenposition
Einspritzbolzen, die im Buss Ko-Kneter an jeder Position entlang des Verfahrensteils montiert werden können, ermöglichen das Einspritzen von Flüssigkomponenten direkt in das geschmolzene Polymer an der für das Verfahren optimalen Stelle. Der Mischvorgang beginnt unmittelbar, ohne Verschmierung an der Gehäusewand, und ermöglicht einen Einmischung auf kürzester Verfahrenslänge.

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