Referenzprojekt CONTIFEED

CONTIFEED - Kapillarrheometer mit Speiseextruder

Kapillarrheometer mit Speiseextruder für Materialprüfungen unter Simulation realer Prozessbedingungen

 

Die Firma GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH entwickelte ein neuartiges Speiseextrudersystem zur prozessnahen Charakterisierung von zu verarbeitenden Kunststoffen und Elastomeren mittels Kapillarrheometrie.

 

Entwicklungsarbeiten der Firma GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH

Zur idealen Prozesseinstellung und -führung der gängigen Formgebungsverfahren Extrusion und Spritzguss ist es von entscheidender Bedeutung, die rheologischen Eigenschaften des zu prozessierenden Materials sehr genau zu kennen. Durch die exakte Messung verarbeitungsbeeinflussender Parameter, wie beispielsweise Viskositäten, Gleitgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von Schergeschwindigkeit, Schubspannung und Temperatur kann der Verarbeitungsprozess der Formmasse optimiert werden. Fehlerhafte Messungen können Produktionsausfall und hohe Ausschussquoten zur Folge haben.

Stand der Technik zu Projektbeginn war die Verdichtung und Plastifizierung des zu messenden Materials direkt im zylindrischen Kanal des Kapillarrheometers. Nach einer definierten Verweilzeit wird das Material bei konstanter Stempelgeschwindigkeit durch eine kreisförmige Kapillare gedrückt. Mittels der Messinstrumente werden dann die Daten ermittelt.

Für eine möglichst realitätsnahe Messung und zuverlässige Vorhersagen über das Fließverhalten muss das zu analysierende Material allerdings bereits im Vorfeld der Messung möglichst blasenfrei homogenisiert und plastifiziert werden. An dieser Stelle setzte das vorliegende Forschungs- und Entwicklungsprojekt an.

Als mittelständisches, technologieführendes Unternehmen im Bereich der Kapillar- und Online-Rheometrie stellte sich die GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH dieser entwicklungstechnischen Herausforderung, um eine neue Marktnische zu erschließen und dauerhaften Mehrwert für den Bereich der Rheologiemessungen zu erreichen.

Der im Rahmen des Projekts entwickelte „CONTIFEED“ ist eine Kombination aus einem Laborextruder und einem Ein- oder Zweikanal-Kapillarrheometer. Der Laborextruder plastifiziert und homogenisiert das Material, bevor es danach in die Anlage eingespritzt wird. Dies ist besonders bei Elastomeren von Vorteil, da diese häufig mit Wachsen und Weichmachern versetzt werden, um deren Gleitverhalten zu ändern. Diese Effekte der Gleitmittel werden bei der Messung ohne vorherige Plastifizierung nicht berücksichtigt. Der Extruder ist durch einen Bypass direkt über die Düse mit dem Kapillarrheometer verbunden. Das automatisierte Bypass-Ventil ermöglicht eine vollautomatische Füll- und Messroutine.

Der neuartige Speiseextruder „CONTIFEED“ bietet die nachfolgenden Vorteile:

  • Luftblasenfreie Füllung des Kapillarrheometer
  • Ca. 50 % kürzere Messung durch Wegfall der Aufschmelzzeit
  • Kurze Aufwärmzeit ermöglicht kürzere Verweilzeit des Materials
  • Identifikation prozessrelevanter rheologischer Daten für den Spritzguss
  • Pulverförmige Materialien können sehr gut vermessen werden
  • Ermöglicht die Messung von PVC Trockenmischungen

Das im Rahmen des Projekts entwickelte neuartige Spülprinzip wurde von der Firma GÖTTFERT zum Patent angemeldet.

 

Beitrag des Förderprojektes zur Unternehmensentwicklung

Durch die Neuentwicklung konnten die Akzeptanz und das Handling der GÖTTFERT Rheometer erheblich verbessert werden. Der Speiseextruder „CONTIFEED“ wird als Add-On für die gängigen Kapillarrheometer angeboten und erweitert das Produktangebot der Firma GÖTTFERT. Führende Forschungsinstitute nutzen die neue Messtechnologie. Durch die Erweiterung der Produktpalette konnte der Umsatz deutlich gesteigert und neue Arbeitsplätze geschaffen werden. Das investierte Projektkostenvolumen konnte umsatzseitig inzwischen bereits mehrfach wieder eingespielt werden.

 

Leistungen der Fördermittelberater von PFIF zur Realisierung des Förderprojektes

PFIF begleitete das Projekt von der Idee an. Die Antragstellung für eine Förderung der FuE-Kosten wurde gemeinsam mit GÖTTFERT vorbereitet und das Projekt über die gesamte Projektphase bis hin zur Erstellung der erforderlichen Abschlussdokumentation begleitet. Die Unterstützung durch PFIF gewährleistete einen reibungslosen Projektablauf auch für unvorhergesehene Umstände, wie zum Beispiel die Erweiterung wichtiger Projektinhalte oder entwicklungsseitige Planabweichungen, die für die nachfolgende Ergebnisverwertung zielführend waren.

 

                 

Goettfert Logo 

 

Das Projekt wurde auf technischer Seite von Hendrik Elsenheimer, auf kaufmännischer Seite von Katharina König betreut.

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