Das Recken polymerer Werkstoffe verändert in vielfältiger Weise deren Eigenschaftsspektrum. Dies bezieht sich nicht nur auf die mechanischen Eigenschaften, sondern auch auf Diffusionsverhalten, Kältebeständigkeit und optische Eigenschaften. In Kombination mit Füllstoffen und Additiven ergeben sich völlig neue Werkstoffe. Besonders Hochleistungskunststoffe in Verbindung mit Nanofüllstoffen bieten hier ein weites Feld für Forschung und Entwicklung.
Um dem wachsenden Markt für Monofilamente gerecht zu werden hat Collin, Ebersberg, eine neue Reckanlage entwickelt die nicht nur als Laboranlage genutzt werden kann, sondern auch als Pilotanlage für kleinere Produktionen einsatzfähig ist. Dies gilt auch für die Entwicklung von Kunstrasen der immer populärer wird; nicht nur für den Bereich von Sportplätzen sondern auch für den Garten-, Landschaftsbau sowie den privaten Bereich.
Die Labor- und Pilotanlage ist zum Recken von Monofilamenten, Folien und Bändern gedacht. Sie ermöglicht die Qualitätskontrolle und Entwicklung von thermoplastischen Werkstoffen und Compounds. Die hohe Reproduzierbarkeit der Anlage gewährleistet eine präzise Bestimmung der Produkteigenschaften, auch als kleine Produktionsanlage kann sie eingesetzt werden. Der Gesamtdurchsatz liegt bei etwa 30 kg/h. Die Primärfolie kann entweder mittels eines Wasserbades oder einer Chill Roll hergestellt werden.
Die komplette Anlage besteht aus zwei Einschnecken-Extrudern und einem Doppelschnecken-Extruder. Letzterer wird für das sogenannte In-line-Compounding verwendet. Alle Extruder sind mit einem Siebwechsler und einer Schmelzepumpe versehen. Die maximale Arbeitstemperatur der Extruder sowie der Düse mit Feedblock liegt bei 450 °C. Durch die Kombination der drei Extruder mit einem 5-Schicht-Feed-Block ist es möglich, sowohl symmetrische, ABCBA-CBABC-CABAC, als auch asymmetrische, ABC-ABCB-ABCA, Schichtverteilungen zu extrudieren. Im weiteren Verlauf sind drei Reckmodule und zwei Heißluftöfen installiert.
Die variable Einstellung der Liniengeschwindigkeiten und Walzentemperaturen bis zu 350 °C an den Reckmodulen macht die gesamte Anlage sehr vielseitig. Für die Sicherheit gewährleisten Notausschalter im Fuß- und Kniebereich sowie in Kopfhöhe ein rasches Abschalten der gesamten Anlage. Zudem ist jedes Reckmodul noch mit einer Haube verschließbar. Ein besonderes Feature der Anlage ist ein zusätzlicher industrieller Tablet-PC mit WLAN-Verbindung. Dieser macht das Handling der Anlage komfortabel und man kann an beliebiger Stelle auf Veränderungen im Prozess sofort reagieren. Jede einzelne Einheit ist direkt steuerbar.
Technik im Detail
Definierte Verformung von Materialien
Als Recken bezeichnet man die definierte Verformung von Materialien zur Erzielung anisotroper mechanischer Eigenschaften. Setzt man beispielsweise Kunststoffe beim Verformen unter Zugspannung, so richten sich die ungeordneten Polymere und die teilkristallinen Bereiche etwa parallel zur Zugrichtung aus. Durch diese Maßnahme werden die Berührungsflächen zwischen den Makromolekülen größer, der Abstand geringer. Demzufolge werden die Sekundärbindungen stärker. Der gereckte Kunststoff hat seine mechanische Festigkeit in Streckrichtung deutlich erhöht. Hier wirken neben den Sekundärbindungen auch die festen Primärbindungen, während quer dazu nur noch Sekundärbindungen wirksam sind.
Funktionsweise im Detail
Nach dem Aufschmelzen des Kunststoffgranulats im Extruder wird über eine Düse und eine sogenannte Chill Roll oder auch Wasserbad die Schmelze zu einer relativ dicken Primärfolie verarbeitet. In nacheinander folgenden Abkühl- und Aufwärmphasen muss diese Folie dann in Längsrichtung auf eine genau definierte Dicke beziehungsweise Querschnitt verstreckt werden.
