Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Reaktive Extrusion und integrierte Compoundierung von Polyamid 6-Glasfaser Compounds: Reduzierung des Restmonomergehalts und flexibles Einstellen des Molekulargewichts

Polyamid 6 ist einer der wichtigsten techn. Thermoplaste. Insbesondere Glasfaser gefülltes Polyamid 6 findet in zahlreichen Anwendungen Einsatz, z.B. im Automobilsektor. Die großtechn. Herstellung von Polyamid 6 erfolgt in chemischen Reaktoren mittels hydrolytischer Polymerisation. Das thermodynamische Gleichgewicht der Polymerisations-reaktion bewirkt einen im Produkt verbleibenden Restmonomeranteil von ca. 10 Gew. %. Eine hohe Produktqualität erfordert jedoch Werte kleiner als 1 Gew.-%, weshalb der Herstellung eine Restmonomerextraktion nachgeschaltet werden muss. Die deutlich schneller ablaufende anionisch aktivierte Polymerisation wird bisher im Bereich des Monomerguss angewendet, kann jedoch auch im Doppelschneckenextruder durchgeführt werden. Über 90 % der jährlich hergestellten Polyamid 6 Menge stammt aus der Produktion von Großkonzernen. Die anionisch aktivierte Polymerisation bietet kmU die Möglichkeit einer kontinuierlichen Herstellung von Polyamid 6 im Doppelschneckenextruder. Die Polymersynthese, die Restmonomerentfernung und eine Füllstoffzugabe können so gleichzeitig und wirtschaftlich vorteilhaft kombiniert werden.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur flexiblen Herstellung von direkt weiterverarbeitungsfähigen Compounds aus Polyamid 6 einstellbaren Molekular-gewichts und Glasfasern auf Basis der reaktiven Extrusion im Doppelschneckenextruder. Es soll eine Entgasungsstrategie entwickelt werden, mit der der geforderte Restmonomeranteil bereits während des Herstellungsprozesses realisiert werden kann. Durch Variation der Rezeptur soll Polyamid flexibel und schnell mit unterschiedlichen Molekulargewichten hergestellt werden. Gleichzeitig erfolgt eine Zugabe von Glasfasern. Alle Verfahrensschritte werden eingehend untersucht und optimal aufeinander angepasst werden. Das Verfahren bietet kmU die Möglichkeit, Spezialprodukte mit maßgeschneiderten Eigenschaften schnell und flexibel genau nach Kundenwunsch herzustellen.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurde ein Verfahren zur flexiblen Herstellung von direkt weiterverarbeitungsfähigen Compounds aus PA6 mit einstellbarem Molekulargewicht und Glasfasern auf Basis der reaktiven Extrusion im Doppelschneckenextruder entwickelt. Erstmals wurde dazu eine mehrstufige Vakuumentgasung unter Verwendung eines Schleppmittels in den Prozess implementiert und mit der anionischen Polymerisation von PA6 und der Zugabe von

Füllstoffen kombiniert. Der Einfluss der wichtigsten Prozessparameter auf den erzielbaren Restmonomergehalt und die relative Viskosität des synthetisierten und mehrstufig entgasten PA6 sowie der PA6/Glasfaser-Compounds wurden eingehen untersucht. Ein Restmonomergehalt von < 1 Gew.-% im PA6 konnte realisiert werden. Die mehrstufige Restmonomerentgasung beeinflusst das Molekulargewicht des hergestellten PA6. Die erzielbaren mechanischen Eigenschaften des ungefüllten PA6 und PA6/Glasfaser-Compounds liegen im Bereich von kommerziell verfügbarem PA6 und PA6/Glasfaser-Compounds. Auf Basis der erzielten Ergebnisse kann das entwickelte Verfahren direkt bei kmU umgesetzt werden. Dies erlaubt die flexible und wirtschaftliche Herstellung von Spezialprodukten auch in kleinen Losgrößen.