Polyamidverarbeitung Forscher wollen feuchtigkeitsbedingte Spritzgießfehler minimieren

Polyamide nehmen im Gegensatz zu vielen anderen Thermoplasten viel Wasser auf und quellen dabei. Spritzgussteile verziehen sich und geraten außer Toleranz. Das soll sich bald effizienter ändern...

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Bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Spritzgussteilen aus Polyamiden spielt die Feuchtigkeit des verarbeiteten Granulats eine große Rolle, erinnern die Experten des Kunststoff-Zentrums in Leipzig KUZ. Je nach PA-Type kann das einen Wassergehalt von knapp 4 % bedeuten! Und pro 1 % Wasser nimmt das Bauteilvolumen um bis zu 0,3 % durch Quellwirkung zu. Eine schwankende Qualität der Formteile kann deshalb nur durch die prozessbegleitende Kontrolle der Granulatfeuchte vermieden werden. Das hat außerdem eine hohe Relevanz, weil der Feuchtigkeitsgehalt bei jeder Materialcharge stark variieren kann, betonen die Wissenschaftler.

Die diversen Messmethoden sind kaum vergleichbar!

Um das sicher auszugleichen, wird das Material vorzugsweise eher zu lange als zu kurz getrocknet, was Energie kostet. Ein weiteres Problem sind unterschiedliche Messmethoden zur Bestimmung des Feuchte- beziehungsweise Wassergehaltes von Kunststoffen, sagen die Leipziger. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihres Messprinzips und ihrer Genauigkeit stark, weshalb gemessene Ergebnisse nicht so ohne Weiteres vergleichbar sind. Speziell für die Messung bei geringen Wassergehalte von unter 0,1 % würden nur wenige Methoden funktionieren.

Nicht nur der Feuchtegehalt an sich macht Ärger

In einem Forschungsprojekt am KUZ wird deshalb der Zusammenhang von Granulatfeuchte, Rheologie (Fließverhalten) und Formteileigenschaften untersucht, heißt es. Gleichzeitig will man die Aussagefähigkeit verschiedener Feuchtemessmethoden betrachten. Am Ende sollen Handlungshinweise für Kunststoffverarbeiter vorliegen, um beim Spritzgießen technischer Teile aus PA6 eine kontinuierlich hohe Teilequalität sicherzustellen und Ausschuss zu minimieren.

Der Messweg, um geringen Wassergehalte zu beurteilen

Im eigenen akkreditierten Prüflabor beschäftigt sich das KUZ im Übrigen schon länger mit der Wassergehaltsbestimmung mithilfe der sogenannten Karl-Fischer-Titration (KFT), die insbesondere bei den oben genannten, geringen Wassergehalten effektiv ist. 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 (Bild) eingehaust, in der die Probenvorbereitung und -messung stattfinden.

Das PA-Feuchtigkeitsproblem wird umfassend untersucht

Aber außer der KFT werden noach drei weitere Methoden zur Bestimmung des Wassergehaltes unter die Lupe genommen, um einen Vergleich der Messmethoden zu ermöglichen, merken die Forscher an. Die rheologische Seite der „Medaille“ wird parallel mit dem am KUZ entwickelten Spritzgießrheometer untersucht. Dazu kommen stichprobenartige Messungen mit einem Extrusionsrheometer und die Ermittlung von Viskositätszahl und MVR-Wert (Schmelzevolumen-Fließrate). Ein zusätzlicher Fokus beleuchtet die Vortrocknung des Granulats. Dazu werden die Trocknungsbedingungen variiert, um den Einfluss auf die Verarbeitungsfeuchte und die Schmelzeviskosität zu bestimmen. Wenn alles klappt, können sich nicht nur Polyamidverarbeiter sowohl über optimierte Fertigungsprozesse als auch über energie- und materialeffizientere Abläufe freuen, hoffen die Leipziger Kunststoffexperten.

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