IPF: Neue Adapter optimieren Echtzeitüberwachung von Kunststoffverarbeitungsprozessen

Neue Adapter optimieren Echtzeitüberwachung von Verarbeitungsprozessen im Extruder: Simultane Erfassung von Daten verschiedener analytischer Methoden

Auf der K 2007 präsentierte das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF, www.ipfdd.de) eine Neuentwicklung auf dem Gebiet der Messtechnik für die Echtzeitüberwachung von Kunststoffverarbeitungsprozessen im Extruder. Gezeigt wurde erstmals ein Adapter, der es erlaubt, unterschiedliche Messmethoden - spektroskopische, Ultraschall- und mikrophotometrische Methoden - simultan einzusetzen.

In vorangegangen Forschungsprojekten war es gelungen, etablierte analytische Techniken an die besonderen Gegebenheiten bei der Kunststoffextrusion anzupassen. Für spektroskopische Methoden wurden Sonden entwickelt, die zuverlässig auch bei hohen Temperaturen und Drücken funktionieren (300 °C bzw. 500 bar) und unempfindlich gegenüber Vibrationen und Erschütterungen sind. Mikrophotometrische Sensoren, die die Untersuchung fließender Kunststoffschmelzen bei Temperaturen bis zu 350 °C und Drücken von bis zu 150 bar erlauben, wurden als Ergebnis einer Kooperation von der Fa. TOPAS GmbH, Dresden, auf den Markt gebracht. Adaptiert werden können die Sonden bzw. Sensoren sowohl am Extruderausgang als auch an diversen anderen Positionen entlang des Extrudergehäuses zur In-line-Überwachung des Verarbeitungsprozesses und damit der späteren Materialeigenschaften.

Schwingungsspektroskopische Methoden (NIR, UV/VIS, RAMAN) kommen zum Einsatz, wenn es darum geht, die chemischen Reaktionen während des reaktiven Verarbeitungsprozesses zu untersuchen bzw. die exakte quantitative Zusammensetzung zu bestimmen. Zur Bestimmung von Morphologie und Partikelgrößen und -verteilung in der Schmelze werden Ultraschallspektroskopie und Mikrophotometrie angewendet.

Die Vorteile der neu entwickelten Adapter sind, dass diese sowohl am Ende des Extruders als auch an anderen frei wählbaren Positionen entlang des Extruders simultan die Daten der verschiedenen Analysentechniken messen, diese zum Teil sofort miteinander korrelieren und sowohl Aussagen zu chemischen als auch zu physikalischen Eigenschaften geben können.

Die verbesserten Techniken der Überwachung und Steuerung von Verarbeitungsprozessen im Extruder eröffnen neue Möglichkeiten zur Entwicklung von optimierten Kunststoffmaterialien. Am IPF stehen dabei derzeit polymere Nanocomposites im Mittelpunkt. So werden im EU-Projekt MULTIHYBRIDS auf der Basis neuer sensor-basierter Herstellungstechnologien multifunktionale Hybrid- und Verbundmaterialien entwickelt, die Eigenschaftsoptimierungen für zahlreiche spezifische Anwendungen versprechen.

Auf seinem Messestand informierte das IPF außerdem über das am Institut entwickelte Verfahren der On-line-Elektronenstrahlvernetzung von Kunststoffschmelzen sowie über Ergebnisse und neue Forschungsansätze bei der Entwicklung verbesserter Faserverbundwerkstoffe, Elastomere und Compounds (z.B. flammgeschützte Polymere und leitfähige Polymercomposites mit Kohlenstoffnanoröhren).

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Dresden

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