Automatisiertes Messgerät für intrinsische Viskosität

Paster Felix
5AHMBA

Pühringer Tobias
5AHMBA

Weidinger Fabian
5AHMBA

Wögerbauer Lukas
5AHMBA

Kiesl Walter

Das Unternehmen Starlinger Viscotec benötigt zum Aufwerten von gebrauchten Polyethylenterephthalat (PET) Anhaltspunkte, wie z.B. die intrinsische Viskosität. Dafür werden Messungen an einem manuellen Messsystem durchgeführt, was einen hohen Personalaufwand erfordert. Unsere Aufgabe bestand darin diesen zu vermindern, sowie die Auswertung möglichst vieler Proben gleichzeitig zu ermöglichen. Nach zahlreichen Messungen am bestehenden Prototypen, der nur für eine Polyethylenterephthalat (PET) Probe ausgelegt wurde, war unser Ziel die Reproduzierbarkeit der Proben zueinander zu verbessern. Dies wurde zum einen durch eine neue Durchpresseinheit, sowie zum anderem mit einer neuen Heizung realisiert. Um diese Messungen durchführen zu können, war eine sechsstündige Vortrocknung, zu je acht Proben notwendig. Bis alle Fehlerquellen behoben werden konnten, vergingen mehr als 200 Prüfungen, sowie über vier Monate. Nach der Behebung der letzten Fehlerquelle, nämlich der Heizung, stand der automatisierten Prüfanlage nichts mehr im Weg. Weitere Informationen zu den Testversuchen finden Sie im Kapitel 4. Um diesen hohen Automatisierungsgrad zu erreichen, wurde der Bau eines Magazins angestrebt. Die wichtigsten Kriterien für dieses Teilkonzept waren die kostengünstige Fertigung, sowie das Erreichen einer hohen Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. Dies wurde durch den Umstieg von einer Vakuum- auf eine Stickstoffkammer erreicht. Somit wurde die kostenintensive Abdichtung, sowie das Aufbauen eines Vakuums verhindert. Durch Verdrängen des Luftsauerstoffes durch Stickstoff haben leichte Leckagen keine Auswirkung mehr auf den Prüfprozess. Der leichte Stickstoffüberdruck im Kessel wird für eine optimale Trocknung unter 140°C benötigt, damit das Polyethylenterephthalat (PET) bei allen Proben eine Restfeuchte von <100ppm erreicht. Die Restfeuchte hat einen wesentlichen Einfluss auf den i.V.-Wert, da dieser durch zu große Feuchtigkeit verringert wird. Hierbei ist auch auf die richtige Durchflussmenge des Stickstoffes zu achten, da dieser die Luft und somit die Feuchtigkeit aus dem Kessel ausschließen soll. Nach der Trocknung erfolgt der eigentliche Prüfprozess. Für diesen sind zwei weitere mechanische Konzepte erforderlich. Zum einem eine Heizung für eine konstante Prüftemperatur über die gesamte Prüfrohrlänge und zum anderen eine Durchpresseinheit zur Auswertung der Zähflüssigkeit des Kunststoffes. Bei der Erwärmung der abgewogenen PET Proben ist eine langsame und gleichmäßige Aufheizung erforderlich, da sonst das Prüfmaterial an den Außenrändern verkohlt und das Ergebnis verfälscht werden könnte. Zur Bestimmung der intrinsischen Viskosität kann zwischen zwei Prüfverfahren gewählt werden. Als Prüfverfahren kann entweder Durchpressen mit konstanter Kraft oder Durchpressen mit konstanter Geschwindigkeit gewählt werden. Schlussendlich wird der Verlauf der aufgezeichneten Messungen Vergleichsmustern gegenübergestellt und daraus auf die intrinsische Viskosität rückgeschlossen. Durch Messungen am Dynisco (genormtes Messgerät) erhält man die für das Vergleichsprobenprinzip benötigten Aufzeichnungen. Dieses Vergleichsprinzip wird angewandt, da die Geometrie der genormten Prüfkörper einen zu großen Fertigungsaufwand hervorrufen würde und somit zu kostenintensiv ist.