Werrlich, Stefan: Entwicklung einer Fasertransport und Dosiervorrichtung für die Faserzuführeinrichtung eines Doppelschneckenextruders

Abstract in Deutsch:

Kunststoffe nehmen in der heutigen Zeit einen großen Teil des alltäglichen Lebens ein. In jedem Bereich sind Kunststoffe vertreten, sei es in der Industrie oder im privaten Bereich. Für die Automobilindustrie werden bevorzugt Kunststoffbauteile verwendet, an die hohe Anforderungen bezüglich Festigkeit und Steifigkeit gestellt werden. Um solche Bauteile herzustellen, ist es notwendig den Kunststoff zu verstärken. Die Herstellung von faserverstärktem Kunststoff erfolgt üblicherweise in einem Extruder. Ziel bei der Einarbeitung ist es, die Fasern in dem Kunststoff homogen zu verteilen, um ein optimales Stoffgemisch herzustellen. Das Ziel der Arbeit war es, eine Fasertransport und Dosiervorrichtung zu entwickeln, die einen gleichmäßigen Faserstrom in einen Extruder sicherstellt. Für die Umsetzung wurde ein geeignetes Konzept ausgearbeitet und konstruktiv umgesetzt. Des Weiteren bestand eine Aufgabe der Arbeit darin, bereits bestehende Lösungen zu recherchieren und die dabei auftretenden Probleme zu beschreiben. Bei der Recherche wurde deutlich, dass bisherige Lösungsansätze mangelhaft umgesetzt wurden. Die Fasern werden entweder als Garne oder als kurze Schnittfasern in den Extruder eingebracht. Während Garne durch Öffnungen in den dafür vorgesehenen Zylinderelementen direkt in die Schnecken des Extruders eingeführt werden können, erfolgt die Zuführung kurzer Fasern mit Hilfe von Fördereinrichtungen oder Stopfwerken. Damit die kurzen Fasern mit hoher Förderkonstanz in den Extruder gebracht werden können, müssen diese rieselfähig sein. Häufig liegen jedoch schlecht rieselfähige Fasern mit sehr niedrigem Schüttgewicht als Ausgangsfasern vor, die bereits in der Dosiervorrichtung oder danach im Stopfwerk am Extruder zur Brückenbildung neigen und mit dem technisch verfügbaren Equipment nicht in der erforderlichen Menge und Konstanz in den Extruder gebracht werden können. Es wurde ein Konzept entwickelt, dass die bestehenden Probleme minimiert und einen gleichmäßigen Faserstrom mit einer ausreichenden Konstanz in den Extruder sicher stellt. Der Transport der Fasern erfolgt über einen Luftstrom, wodurch sie vereinzelt werden. Das entwickelte Gerät trennt die Fasern und die Luft voneinander und bringt die Fasern unter Zwang über eine dichtkämmende Doppelschnecke in den Extruder ein. Die Dosiervorrichtung wurde konstruktiv und baulich umgesetzt. Für die Konstruktion wurde ein Model mit allen für den Bau notwendigen Einzelteilzeichnungen angefertigt. Mit dem Gerät wurden Versuche durchgeführt und protokolliert. Die dabei erzielten Durchsätze sind industrieller Standard. Da diese Umsetzung der Fasereinbringung bisher noch nicht existiert und die gewünschten Ergebnisse brachte, wurde ein Patent eingereicht.