Vermeidung von feuchtebedingten Formteilfehlern – Feuchte, Rheologie und Formteileigenschaften

Abb. Probenvorbereitung und –messung in der Glovebox am KUZ

Bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Spritzgussteilen aus Polyamiden spielt die Feuchtigkeit des verarbeiteten Granulats eine große Rolle. Eine schwankende Qualität der Formteile kann meist nur durch die prozessbegleitende Kontrolle der Granulatfeuchte vermieden werden. Das ist von hoher Relevanz, da die Feuchte bei jeder Materialcharge stark variieren kann. Um dies auszugleichen, wird das Material – vorzugsweise eher zu lange als zu kurz – getrocknet. Ein weiteres Problem sind unterschiedliche Messmethoden zur Bestimmung des Feuchte- bzw. Wassergehaltes von Kunststoffen. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihres Messprinzips und ihrer Genauigkeit stark, weshalb gemessene Ergebnisse vorwiegend nicht vergleichbar sind. Insbesondere für die Messung geringer Wassergehalte von <0,1 % kommen nur wenige Methoden infrage.

In einem Forschungsprojekt am Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) wird der Zusammenhang von Granulatfeuchte, Rheologie und Formteileigenschaften untersucht. Gleichzeitig wird die Aussagefähigkeit verschiedener Feuchtemessmethoden betrachtet. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Handlungshinweisen für Kunststoffverarbeiter, um beim Spritzgießen technischer Teile aus PA6 eine kontinuierlich hohe Teilequalität zu erreichen und Ausschuss zu minimieren.

Im akkreditierten Prüflabor beschäftigt sich das KUZ seit vielen Jahren bereits mit der Wassergehaltsbestimmung mittels KarlFischer-Titration (KFT), insbesondere von geringen Wassergehalten (<0,1 %). In Vorbereitung auf das Projekt wurde das im KUZ vorhandene Messgerät erneuert und ein Messsystem mit automatischem Probenwechsler der ECH Elektrochemie Halle GmbH angeschafft. Um die Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der KFT zu verbessern, wurde diese in eine Glovebox eingehaust, in welcher die Probenvorbereitung und -messung stattfinden.

Neben der KFT werden drei weitere Methoden zur Bestimmung des Wassergehaltes verwendet, um einen Vergleich der Messmethoden zu ermöglichen. Die rheologische Seite wird durch Untersuchungen mit dem am KUZ entwickelten Spritzgießrheometer betrachtet. Dazu kommen stichprobenartige Messungen mit einem Extrusionsrheometer und die Ermittlung von Viskositätszahl und MVR-Wert. Ein zusätzlicher Fokus liegt auf der Vortrocknung des Granulats. Im Rahmen des Projektes werden die Trocknungsbedingungen variiert, um den Einfluss auf die Verarbeitungsfeuchte und die Schmelzeviskosität zu bestimmen. Interessant werden die Projektergebnisse vor allem für Kunststoffverarbeiter sein, die Polyamide verarbeiten und ihre Prozesskette optimierten wollen.

Laufzeit: 01/2020 - 06/2022, Zuwendungsgeber: BMWi, FKZ: 49MF190136
Ansprechpartner: Janine Dubiel, Tel. 0341 4941810, dubiel@kuz-leipzig.de