Wertschöpfungskette - Krauss Maffei
Wertschöpfungskette - Krauss Maffei Wertschöpfungskette - Krauss Maffei
Automobilkomponenten wie Hutablagen und Abdeckungen werden bereits aus Naturfasern hergestellt. Naturfasercompounds sind besonders bei Terrassenprofilen beliebt. Sie ähneln Holz, sind dabei aber formund feuchtebeständiger. NACHWACHSENDE ROHSTOFFE IN DER KUNSTSTOFFTECHNIK Ökonomisch und ökologisch sinnvoll Verbundwerkstoffe mit Naturfasern sind auf dem Vormarsch. Dafür sprechen so unterschiedliche Argumente wie geringes Gewicht, Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit. KraussMaffei ist Vorreiter in der Maschinentechnologie zur Herstellung und Verarbeitung der innovativen Compounds. Naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile sind ihren mit Glas, Aramid oder Polyester verstärkten Gegenstücken bei den mechanischen Eigenschaften in vielerlei Hinsicht überlegen. Das Material ist deutlich leichter und – besonders wichtig bei Automotive-Anwendungen – bricht bei einem Crash weniger scharfkantig als glasfaserverstärkte Materialien. Zudem weist es eine bessere Ökobilanz auf: Naturfasern werden mit vergleichsweise geringem Energieaufwand aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt, häufig aus Resten, wie sie etwa in der Holzindustrie anfallen. Während viele glasfaserverstärkte Formteile noch auf Deponien entsorgt werden, lassen sich solche aus Naturfasercompounds nahezu rückstandslos verbrennen. Hochschulkooperation Nachwachsende Rohstoffe in der Kunststofftechnik sind ohne Zweifel auf dem Vormarsch, jedoch ist ihr Praxiseinsatz ein vergleichbar junges Gebiet der Verfahrenstechnik. Vorreiter in der Entwicklung von Naturfasercompounds ist KraussMaffei Berstorff. In Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Bioverfahrenstechnik der Fachhochschule Hannover hat der Maschinenhersteller ein neues Zweischneckenextruderkonzept zur Produktion von Naturfasercompounds entwickelt, bei dem die Fasern direkt ohne energieintensive Vortrocknung verarbeitet werden. „Dabei kommen unsere patentierten Multi-Process-Elemente (MPE) zum Einsatz“, erklärt Gerhard Scheel, Projetktingenieur 08 FEATURE MADE BY KRAUSSMAFFEI 1 ¦ 2008
Entwicklung bei KraussMaffei Berstorff. „So ist eine besonders schonende und wirtschaftliche Einarbeitung der Naturfasern möglich.“ Darüber hinaus kann die Anlage optimal und je nach Feuchtigkeit auf das gewünschte Produkt eingestellt werden, je nachdem, ob Holzmehl, Holzfasern, Flachs oder Hanf verarbeitet werden sollen. Ein weiterer Vorteil: Durch die direkte Verarbeitung der Naturfasern ohne energieintensive Vortrocknung wird gleichzeitig die Gefahr einer Staubexplosion ausgeschlossen. Die Verarbeitung In einem ersten Verarbeitungsschritt wird das Polymer über eine gravimetrische Dosierung in die Füllzone gegeben und in der Plastifizierzone aufgeschmolzen. Zur Verbesserung der Produkteigenschaften werden neben dem Polymer noch verschiedene Additive in die Füllzone zugegeben. Die Dosierung der Naturfasern erfolgt über eine Seitenfüttereinrichtung stromab in die Schmelze. Mithilfe der MPEs lassen sich die Naturfasern besonders schonend in die Schmelze einarbeiten. Entlang des Verfahrensteils befinden sich mehrere Öffnungen, über die die in den Naturfasern enthaltene und freigesetzte Feuchtigkeit abgeführt wird. Nach der Naturfasereinarbeitung wird die Schmelze unter Vakuum entgast, um Feuchtigkeit und niedermolekulare Bestandteile vollständig zu entfernen. In einem letzten Schritt erfolgt dann der Druckaufbau für die Weiterverarbeitung der Schmelze. Kompetenz in der Reaktionstechnik Ideal geeignet für die Produktion naturfaserverstärkter Formteile ist die Polyurethantechnik. KraussMaffei hat hierfür in Abwandlung des LFI-Verfahrens das NFI-(Natural Fibre Injection)- Verfahren entwickelt. Dabei wird die Naturfaser vom Roving als Strang abgezogen und im Schneidwerk direkt am Mischkopf in einzelne Filamente mit definierter Länge zerschnitten. Diese werden im Auslaufrohr des Mischkopfs mit den in der Mischkammer vermischten Reaktionskomponenten benetzt. Anschließend trägt ein Roboter das PUR- Naturfasergemisch in das offene Werkzeug ein. Der Einsatz eines Naturfaserrovings anstatt einer Glasfasermatte ist aus mehreren Gründen kostengünstiger. Das manuelle Einlegen der Matten entfällt und auch der Abfall wird deutlich reduziert. Automotive und mehr Formteile aus Naturfasercompounds erfeuen sich zunehmender Beliebtheit, vor allem in der Automobilindustrie. In der S-Klasse von Mercedes-Benz ersetzten sie rund 23 Kilogramm herkömmlicher Materialien, etwa in Form der Hutablage sowie der Türinnenverkleidungen. Auch in der Bau- und Freizeitindustrie kommen Naturfasercompounds immer häufiger zum Einsatz. So werden sie etwa zu Terrassenböden und Gartenzäunen verarbeitet, die in ihrer Optik und Haptik dem Holz ähneln, dafür aber deutlich kostengünstiger und witterungsbeständiger sind. p KONTAKT Gerhard Scheel Projektingenieur Entwicklung Extrusionstechnik Telefon +49/511/5702 208 gerhard.scheel@kraussmaffei.com Josef Renkl Leiter Forschung und Entwicklung Reaktionstechnik Telefon +49/89/8899 3288 josef.renkl@kraussmaffei.com NATURFASERN ZUR COMPOUNDIERUNG Samenfasern • Baumwolle • Kapok Bastfasern • Bambus • Hanf • Jute Fruchtfasern • Kokos Hartfasern • Holz • Sisal FEATURE 09
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Entwicklung bei <strong>Krauss</strong><strong>Maffei</strong> Berstorff. „So ist<br />
eine besonders schonende und wirtschaftliche Einarbeitung<br />
der Naturfasern möglich.“ Darüber hinaus<br />
kann die Anlage optimal und je nach Feuchtigkeit<br />
auf das gewünschte Produkt eingestellt werden, je<br />
nachdem, ob Holzmehl, Holzfasern, Flachs oder<br />
Hanf verarbeitet werden sollen. Ein weiterer Vorteil:<br />
Durch die direkte Verarbeitung der Naturfasern<br />
ohne energieintensive Vortrocknung wird gleichzeitig<br />
die Gefahr einer Staubexplosion ausgeschlossen.<br />
Die Verarbeitung<br />
In einem ersten Verarbeitungsschritt wird das<br />
Polymer über eine gravimetrische Dosierung in<br />
die Füllzone gegeben und in der Plastifizierzone<br />
aufgeschmolzen. Zur Verbesserung der Produkteigenschaften<br />
werden neben dem Polymer noch<br />
verschiedene Additive in die Füllzone zugegeben.<br />
Die Dosierung der Naturfasern erfolgt über eine<br />
Seitenfüttereinrichtung stromab in die Schmelze.<br />
Mithilfe der MPEs lassen sich die Naturfasern<br />
besonders schonend in die Schmelze einarbeiten.<br />
Entlang des Verfahrensteils befinden sich mehrere<br />
Öffnungen, über die die in den Naturfasern enthaltene<br />
und freigesetzte Feuchtigkeit abgeführt wird.<br />
Nach der Naturfasereinarbeitung wird die Schmelze<br />
unter Vakuum entgast, um Feuchtigkeit und niedermolekulare<br />
Bestandteile vollständig zu entfernen. In<br />
einem letzten Schritt erfolgt dann der Druckaufbau<br />
für die Weiterverarbeitung der Schmelze.<br />
Kompetenz in der Reaktionstechnik<br />
Ideal geeignet für die Produktion naturfaserverstärkter<br />
Formteile ist die Polyurethantechnik.<br />
<strong>Krauss</strong><strong>Maffei</strong> hat hierfür in Abwandlung des<br />
LFI-Verfahrens das NFI-(Natural Fibre Injection)-<br />
Verfahren entwickelt. Dabei wird die Naturfaser<br />
vom Roving als Strang abgezogen und im Schneidwerk<br />
direkt am Mischkopf in einzelne Filamente<br />
mit definierter Länge zerschnitten. Diese werden<br />
im Auslaufrohr des Mischkopfs mit den in der<br />
Mischkammer vermischten Reaktionskomponenten<br />
benetzt. Anschließend trägt ein Roboter das PUR-<br />
Naturfasergemisch in das offene Werkzeug ein. Der<br />
Einsatz eines Naturfaserrovings anstatt einer Glasfasermatte<br />
ist aus mehreren Gründen kostengünstiger.<br />
Das manuelle Einlegen der Matten entfällt und<br />
auch der Abfall wird deutlich reduziert.<br />
Automotive und mehr<br />
Formteile aus Naturfasercompounds erfeuen sich<br />
zunehmender Beliebtheit, vor allem in der Automobilindustrie.<br />
In der S-Klasse von Mercedes-Benz<br />
ersetzten sie rund 23 Kilogramm herkömmlicher<br />
Materialien, etwa in Form der Hutablage sowie<br />
der Türinnenverkleidungen. Auch in der Bau- und<br />
Freizeitindustrie kommen Naturfasercompounds<br />
immer häufiger zum Einsatz. So werden sie etwa zu<br />
Terrassenböden und Gartenzäunen verarbeitet, die<br />
in ihrer Optik und Haptik dem Holz ähneln, dafür<br />
aber deutlich kostengünstiger und witterungsbeständiger<br />
sind. p<br />
KONTAKT<br />
Gerhard Scheel<br />
Projektingenieur Entwicklung<br />
Extrusionstechnik<br />
Telefon +49/511/5702 208<br />
gerhard.scheel@kraussmaffei.com<br />
Josef Renkl<br />
Leiter Forschung und Entwicklung<br />
Reaktionstechnik<br />
Telefon +49/89/8899 3288<br />
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• Baumwolle<br />
• Kapok<br />
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• Bambus<br />
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