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Neue Technologien zur Herstellung thermoplastischer Pulver

 
: Eloo, C.; Rechberger, M.

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-1759372 (1.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 93451179612dcf186d4b960bb47baab1
Created on: 27.8.2011


Teipel, U. ; Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie -ICT-, Pfinztal:
Produktgestaltung in der Partikeltechnologie. Bd.5 : 5. Symposium Partikeltechnologie, 19. - 20. Mai 2011, Fraunhofer ICT, Pfinztal
Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2011
ISBN: 3-8396-0246-7
ISBN: 978-3-8396-0246-1
pp.353-366
Symposium Partikeltechnologie <5, 2011, Pfinztal>
German
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
thermoplastic; viscosity; compound; powder production; supercritical carbon dioxide

Abstract
Thermoplastische Werkstoffe in Pulverform kommen in verschiedensten Verfahren zum Einsatz. Beispiele sind generative Fertigungsverfahren, wie das Selektive Lasersintern und Beschichtungsverfahren, das Wirbelsintern, Rotationssintern oder elektrostatische Beschichten. Die Auswahl verschiedener Werkstoffe ist jedoch vor allem beim Selektiven Lasersintern sehr gering. Aufgrund der immer größeren Akzeptanz dieses Verfahrens steigt der Bedarf nach funktionellen Werkstoffen auf Basis unterschiedlicher Thermoplaste. Auch in der Pulverbeschichtungsbranche besteht ein großes Anwendungspotenzial für thermoplastische Beschichtungspulver, da diese bei hohen Anforderungen an die Funktionalität der Beschichtung den etablierten duroplastischen Pulverlacken meist deutlich überlegen sind. Bisher scheitert ein breiter Einsatz allerdings daran, dass kein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von ausreichend feinen Thermoplastpulvern besteht. Es werden Partikeldurchmesser kleiner 100 Mikrometer benötigt.
Die industrielle Herstellung pulverförmiger Kunststoffe erfolgt üblicherweise durch Tieftemperatur-Mahlung von Kunststoffgranulaten [1]. Aufgrund der visko-elastischen Eigenschaften ist dies jedoch nur mit hohem mechanischem Aufwand, bei gleichzeitiger intensiver Kühlung möglich. Die erhaltenen Pulver haben eine kubische Morphologie mit glatten Bruchkanten [2]. Fällungsprozesse während der Polymerisation liefern kugelförmige Partikel, allerdings ist eine Additivierung des Polymers schwierig. Weitere Verfahren sind nur im Labormaßstab umgesetzt [1, 3, 4]. Als Alternative wurden einige Verfahren im Bereich der Hochdrucksprühprozesse unter Verwendung nahe- oder überkritischer Fluide (z.B. CO2) entwickelt. Zu nennen ist das vergleichsweise einfache und kostengünstige, jedoch diskontinuierliche PGSS-Hochdrucksprühverfahren (Particles from Gas Saturated Solutions), mit dem hauptsächlich niedrigviskose Polymere pulverisiert werden. Es können feine Pulver mit unterschiedlichen Partikelformen erzeugt werden [5, 6].
Mit der hier vorgestellten Technologie werden die Compoundierung hochviskoser Thermoplaste und ihre Pulverisierung in einer kontinuierlichen Anlage kombiniert. Durch Verwendung von überkritischem Kohlendioxid (scCO2) werden hohe Drücke im Extruder aufgebaut. Der Einsatz von scCO2 als Prozesshilfsmittel bei der Compoundierung sorgt aufgrund der mit dem Einlösen in die Polymerschmelze verbundenen Viskositätserniedrigung - insbesondere bei hochviskosen Polymerschmelzen - im Extruder für eine leichtere Verarbeitung [7]. Es können Viskositätsreduzierungen bis zu 80 % und eine deutliche Verbesserung der Dispergierwirkung erzielt werden [8]. In diesem Beitrag werden der Stand der Entwicklung und erste Erfahrungen über den Einfluss der Prozessparameter auf die Morphologie und Größe der erzeugten Polymerpartikel vorgestellt.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-175937.html