Forscher von Fraunhofer UMSICHT haben in Zusammenarbeit mit der Brabender® GmbH & Co. KG eine Direktentnahme von Materialproben aus einem Compoundier-Prozess entwickelt. Dadurch können die Prozesszeiten bei der Rezeptierung und Qualitätssicherung von Compounds verringert werden. Reine Polymere erfüllen nur selten die Anforderungen für die Anwendungen der Zwischen- und Endprodukte. Neben der Herstellung polymerer Rohrstoffe ist daher die Compoundierung ein Kernbereich der Kunststoffverarbeitung. In diesem Prozess werden Kunststoffe durch die Beimischung von Zuschlagstoffen in einem Extruder plastifiziert, vermischt und in einem direkt anschließenden Prozess zur Granulat verarbeitet.
Versuchsbetrieb des Prototyps an einer Doppelschnecke und Wasserbadkühlung.
Foto: ©Fraunhofer UMSICHT
Um die Materialeigenschaften und damit die Werkstoffkenngrößen des Compounds zu ermitteln, werden aus dem Granulat Prüfkörper hergestellt, die einer nachfolgenden Werkstoffprüfung unterzogen werden. In Prüfvorrichtungen werden sie dazu definierten mechanischen, thermischen oder chemischen Belastungen ausgesetzt. Die Herstellung der Prüfkörper – z. B. Schulterstäbe oder Prüfplatten – erfolgt überwiegend mittels Spritzgießen. Das Verfahren hat jedoch einen Nachteil. „Die Zeit zwischen der Compoundierung und dem Vorliegen der Werkstoffkenngrößen ist zumeist lang, bedingt durch Handlings- und Weiterverarbeitungszeiten“, erklärt Dr. Holger Wack, stelltv. Leiter der Abteilung Materialsysteme und Hochdrucktechnik bei Fraunhofer UMSICHT.
Direkte Probennahme
Forscher von Fraunhofer UMSICHT haben in Zusammenarbeit mit der Brabender® GmbH & Co. KG ein neuartiges Verfahren und Gerät entwickelt, das Material mittels einer Probenahmeeinheit direkt aus dem Compoundier-Prozess entnimmt und gleichzeitig zu Prüfkörpern weiterverarbeitet. „Somit liegt unmittelbar nach der Compoundierung ein Prüfkörper vor, der entsprechend charakterisiert werden kann, ohne den Compoundier-Prozess zu stören“, fügt Dr. Wack hinzu.
Bis zur Serienreife
In der Versuchsphase haben die Forscher das Verfahren mit verschiedenen Werkstoffen erprobt und diese parallel auch auf dem konventionellen Weg untersucht. Dadurch konnten sie Vergleiche zwischen den Technologien ziehen.
Mit positivem Ergebnis: Das Betriebsverhalten des Prozesses hat sich bewährt. Die Ausschleusung eines definierten Schmelzevolumens und die Herstellung von DIN gerechten Prüfkörpern sind reproduzierbar möglich. Auch bei schwierigen Betriebsbedingungen und anspruchsvoll zu verarbeitenden Werkstoffen funktioniert das Gerät, das vor kurzem von der Brabender® GmbH & Co. KG unter dem Namen SpeciMold® bis zur Serienreife geführt wurde.
Förderung
Das Projekt „Entwicklung eines modularen inline-Prüfkörper-Spritzgießsystems zur Rezepturoptimierung und Qualitätssicherung in der Kunststoffverarbeitung“ wurde durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. |
