Referenzprojekt CONTIFEED

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.

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.