Compoundieren

Für leichte Bauteile mit sehr guten mechanischen Eigenschaften werden meist Glas- oder Kohlenstofffasern, sogenannte Mikrofüllstoffe, eingesetzt. Durch hohe Füllstoffanteile kommt es jedoch zu einer erhöhten Dichte und zum Verspröden der Bauteile. Dagegen erreichen Nano-Schichtsilikate bereits bei geringen Füllstoffanteilen gute mechanische Eigenschaften. Die Dichte nimmt nur minimal zu. Die Kerbschlagzähigkeit kann sogar verbessert werden. Für den alleinigen Einsatz von Nanofüllstoffen existieren aber Grenzen, da diese bei höheren Füllstoffanteilen agglomerieren und somit ihre positiven Eigenschaften verlieren. Um das volle Potenzial beider Füllstoffarten auszuschöpfen, werden am IKV Compounds mit Mikro- und Nanofüllstoffen hergestellt. Durch den Einsatz beider Füllstoffarten werden Synergieeffekte von Mikro- und Nanofüllstoffen gezielt genutzt. Ziel des Forschungsprojekts ist es, durch die Kombination von Mikro- und Nanofüllstoffen ein neuartiges Compound mit verbesserten mechanischen Eigenschaften sowie eine Methodik zur Herstellung dieses Compounds zu entwickeln. Für die Compounds werden als Matrixpolymere Polypropylen und Polyamid, als Mikrofüllstoffe Glas- und Kohlenstofffasern, und als Nanofüllstoffe Schichtsilikat und Kohlenstoffnanoröhrchen verwendet. Die Vorversuche mit einem Laborkneter zeigen, dass die Herstellung von Mikro-Nano-Compounds möglich ist. Längere Mischzeiten führen zu einer besseren Verteilung des Nanofüllstoffs. Gleichzeitig führen sie aber zu einer erhöhten Faserschädigung. Eine geringe Faserschädigung und eine gute Füllstoffverteilung werden durch die Reihenfolge der Zugaben Nanofüllstoff-Mikrofüllstoff erzielt. Ein erhöhter Faseranteil verbessert zudem die Verteilung des Nanofüllstoffs. Mit den Erkenntnissen der Vorversuche wird ein Compoundierprozess für einen Doppelschneckenextruder ausgelegt. Um die gesamte Prozesskette zu untersuchen, werden die Compounds dann im Spritzgießprozess weiterverarbeitet und anschließend analysiert.