Ultraschall-Rheometer

Die Viskosität beschreibt das Fließverhalten von Polymerschmelzen. Da sich bereits kleinste Materialveränderungen in der Viskosität abbilden, ist sie ein wichtiger Parameter für die Überwachung der Prozesskonstanz und Produktqualität in der Kunststoffverarbeitung. Derzeit finden Viskositätsmessungen meist über Offline-Verfahren oder Online-Rheometer statt. Bei Offline-Messungen muss der Kunststoff nach der Compoundierung in einem weiteren Arbeitsschritt erneut aufgeschmolzen werden, um die Viskosität zu ermitteln. Im Vergleich dazu liefern Online-Rheometer, welche die Viskosität in einem Bypass bestimmen, schneller einen Messwert, wenngleich mit Zeitverzögerung. Hier ist jedoch meist nur eine Einzelpunktmessung analog dem MFI möglich und zudem führen die Adaption in den Prozess sowie die Reinigung und Wartung zu einem erhöhten Arbeitsaufwand. Auch in der Kunststoffverarbeitung besteht der Bedarf Qualitätsparameter zerstörungsfrei, kontinuierlich und möglichst in Echtzeit zu erfassen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein Inline-Ultraschall-Messsystem zur Erfassung der Viskosität im Prozess entwickelt. Ultraschallsonden lassen sich mit geringem Aufwand in den Prozess integrieren, sodass keine zusätzlichen Maschinenelemente und aufwändige Umbaumaßnahmen notwendig sind. Ebenso ist der Wartungs- und Reinigungsaufwand deutlich geringer. Mit geeigneten Algorithmen ist zudem eine direkte Auswertung des detektierten Signals möglich, sodass die Viskosität zeitnah dargestellt werden kann. Von den Ergebnissen profitieren Hersteller von Ultraschallsystemen, denen sich ein neues Anwendungsgebiet erschließt, sowie insbesondere Kunststoffverarbeiter, die durch eine schnelle Inline-Qualitätskontrolle eine konstante Qualität erzielen und ihren Ausschuss reduzieren können.