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Entwicklung eines Systems zur Online-Mechanik-Messung am Kunststoffstrang

Bei der Auswahl von Kunststoffen stellen die mechanischen Eigenschaften ein wichtiges Kriterium dar. Sie sind grundlegend verantwortlich für die Belastbarkeit und Funktion des Endprodukts. Die mechanischen Eigenschaften werden dabei bereits in der Compoundierung maßgeblich beeinflusst. Daher ist die Kenntnis der mechanischen Eigenschaften des Compounds ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätskontrolle und elementar für den Materialentwicklungsprozess. Die gängigen Prüfverfahren sind dabei nur als Labormessung verfügbar und finden nachgeschaltet zum Compoundierprozess statt. Somit liegen die Messergebnisse erst mit einem deutlichen Zeitverzug vor. Dies bedeutet, dass im Zuge der Materialentwicklung mit einem enormen Zeit- und Kostenaufwand zur Validierung der Versuchsrezepturen gerechnet werden muss. Darüber hinaus werden in der Produktion auftretende Fehler im Prozess und damit einhergehende Abweichungen der mechanischen Eigenschaften erst zeitverzögert detektiert. Die bis dahin produzierte Ware muss als Ausschuss deklariert werden, was einen finanziellen Schaden bedeutet.

Online_Mech_PMT

Um diese Problematik aufzugreifen, findet am SKZ ein Forschungsvorhaben statt, mit dem Ziel Messmethoden zu entwickeln, welche es erlauben, mechanische Kennwerte in Echtzeit und in Anlehnung an die Normen prozessbegleitend zu ermitteln. Die spezifischen, mechanischen Materialkennwerte werden im Compoundierprozess an einem extrudierten Kunststoffstrang, welcher als Probekörper fungiert, ermittelt. Dabei kann z. B. anhand der Schlagarbeit eines Granulators auf die Schlagzähigkeit des Materials geschlossen werden. Ein weiterer Ansatz auf Basis zweier gegenüberliegenden Walzen mit jeweils einer kreisförmigen und elliptischen Form erlaubt die Bestimmung der Härte bzw. Druckeigenschaft des dazwischen befindlichen Compoundstrangs. Weiterhin finden in dem Forschungsvorhaben umfangreiche Untersuchungen hinsichtlich Materialkomponenten, Prüftemperaturen und Prozesszuständen statt. Abschließend soll ein Vorgehen zur beschleunigten Materialentwicklung mittels kombinatorischen Compoundierens (CC) bzw. High-Throuput-Screening (HTS) abgeleitet werden.

Die IGF-Vorhaben 19366 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.