CarboProtekt Partikelschäume für Protektoren

Transkript

1 CarboProtekt Partikelschäume für Protektoren Highlights einer innovativen Prozesskette Dr. Axel Kauffmann, Fraunhofer-ICT Pfinztal Inno.CNT Jahreskongress, Bayreuth,

2 - Zielsetzung und Entwicklungskette in CarboProtekt - Prozessschritte - vom Masterbatch zum Schaumbauteil - Entwicklungen und Highlights innerhalb der Prozesskette - Verfahrensentwicklungen im Extrusionsschäumen - Einflüsse auf die Dispergierung - Mechanische Eigenschaften - Zusammenfassung

3 Zielsetzung und Entwicklungskette in CarboProtekt

4 Zielsetzung: Entwicklung CNT-verstärkter Partikelschaumstoffe für den Einsatz als Protektoren: Homogene, feinzellige und zugleich hochfeste Partikelschäume und deren Verarbeitungstechnologien. - > Ziel: Mechanische Verstärkung durch CNTs

5 Entwicklungskette / Projektkonsortium CNT-Compounds Gasbeladene Granulate Schaumperlen Formteil g/l Compounding & Extrusion EPS-Rohmaterialherstellung Unterwassergranulierung PL, Verarbeitung Werkzeug und Formenbau Forschung & Entwicklung

6 Prozessschritte - vom Masterbatch zum Schaumbauteil -

7 (E)PS-Extrusion Ausgangspolymere/CNT Pentan Verfahrensablauf: 1.Extrusionsprozess Compoundierung und Herstellung CNT-gefüllter Granulate oder eines Masterbatches (10% CNT Anteil). 2.Prozess Materialanpassung (PS-Zugabe), Pentanbeladung und Herstellung gasbeladener Mikrogranulate Gasbeladene Granulate

8 EPS Bauteilherstellung Gasbeladene Granulate Schaumperlen Formteil g/l Vorschäumen der Granulate (Partikel Ø 1 mm -> 3-8 mm, Schüttdichte 1g/cm³ -> 0,03-0,1 g/cm³) Versintern zu Bauteilen im Formteilprozess

9 Entwicklungen und Highlights innerhalb der Prozesskette Weiterentwicklungen des Extrusionsschäumens

10 Weiterentwicklungen des Extrusionsschäumens für CNT-Partikelschaumstoffe: - Nanodirektverfahren zur Dosierung und Einarbeitung von CNTs - Ultraschall zur Dispergierung von CNTs im Extrusionsprozess - Optimierung der Mikrogranulierung und Herstellung Gasbeladener PS-Perlen im Seed-Prozess

11 Nanodirektverfahren Ausgangspolymere (Pentan) (Gasbeladene) Granulate Verfahrensablauf: 1.Extrusionsprozess Compoundierung und Herstellung CNT-gefüllter Granulate Klassische Dosierung der Ausgangspolymere Dosierung der CNTs als Suspension und Abzug der Trägerflüssigkeit - NanoDirektprozess Gleichzeitig oder im 2.Prozess Pentanbeladung und Herstellung gasbeladener Mikrogranulate

12 Ultraschall zur Dispergierung Ausgangspolymere/CNT Pentan Gasbeladene Granulate Verfahrensablauf: 1.Extrusionsprozess Compoundierung und Herstellung CNT-gefüllter Granulate Klassische Dosierung der Ausgangspolymere und CNTs Unterstützung der Dispergierung über Ultraschalleinkoppelung Entwicklungsergebnis aus CarboDis 2.Prozess Materialanpassung (PS-Zugabe), Pentanbeladung und Herstellung gasbeladener Mikrogranulate

13 Mikrogranulierung für Seedmaterialien Ausgangspolymere/CNT Mikrogranulate Verfahrensablauf: 1.Extrusionsprozess Compoundierung und Herstellung CNT-gefüllter Granulate oder eines Masterbatches 2.Extrusionsprozess Materialanpassung (PS-Zugabe) und Herstellung von Mikrogranulaten, Ø 1mm Optimierung der Unterwassergranulierung (Lochplatten-, Messer- und Parameteroptimierung)

14 Seed-Verfahren (Autoclav-Polymerisation) Gasbeladene Granulate

15 Einflüsse auf die Dispergierung und auf mechanische Eigenschaften

16 PS + 2,5 % Baytubes extrudiert PS + 2,5 % Arkema-CNTs über NanoDirektverfahren extrudiert PS + 2,5 % Baytubes extrudiert, ultraschallunterstützt PS + 2,5 % Baytubes über NanoDirektverfahren extrudiert PS + 2,5 % Baytubes extrudiert, nach Seed-Prozess

17 CarboProtekt - Partikelschäume für Protektoren Jackopol + 2,5 % BT Geprüfter Bereich Ungeprüfter Bereich CNT-Agglomerat

18

19 Zusammenfassung

20 Zusammenfassung Untersuchungen zum Einsatz von Ultraschall im Extrusionsprozess und des Nanodirektverfahrens zeigten Verbesserungen der Dispergierung Die zweistufige Herstellung von CNT-EPS (Extrusion und Seed- Prozess) führen zu EPS mit verbesserten mechanischen Eigenschaften im Falltest

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Axel Kauffmann Fraunhofer ICT Polymer-Engineering Tel Fax