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Kunststoffe

Ihr Analytik-Spezialist – vom Polymer bis zum fertigen Produkt

In unserem Kunststofflabor stehen zahlreiche mikroskopische und spektroskopische Methoden zur Verfügung, um im Rahmen einer Kunststoffschadensanalyse z. B. die Ursache von Verunreinigungen oder Spritzgussfehlern zu ermitteln. Die Experten unseres Kunststofflabors besitzen aber auch weitreichende Erfahrungen in der Analyse von Problemen bei der Weiterverarbeitung von Kunststoffen, wie der Galvanisierung oder der Lackierung oder wenn unter äußeren Einflüssen unerwartete Veränderungen am Kunststoffbauteil erfolgen.

Unser Labor für Kunststoffprüfung überprüft Spezifikationen eines Spritzgussteils und/oder des Polymers. Zu den Bauteilprüfungen zählen zum Beispiel mechanische, thermische, optische oder rheologische Eigenschaften, aber auch Geometrie, Dichte, Lackschichtdicke, elektrischer Widerstand usw. Daneben bietet Ihnen unser chemisches Labor eine Polymercharakterisierung durch chemische Analyse des verwendeten Kunststoffs bezüglich Polymerart, Additiv- und Füllstoffgehalt, Feuchte, Lösungsviskosität und vielen weiteren Parametern oder wir analysieren die vom Bauteil ausgehenden Emissionen.

In einem speziell auf die Automobilindustrie ausgerichteten Prüflabor werden Kunststoffprodukte auf ihre Qualität geprüft. Die Umweltsimulation erlaubt den Einfluss von Licht, Temperatur, Feuchte, Schadgasen oder Salznebel im Labor nachzubilden. Daneben kann die chemische Beständigkeit der Kunststoffoberfläche gegenüber verschiedenen Medien (Schweiß, Öle, Sonnencreme, Lösungsmittel etc.) getestet und die Abriebfestigkeit untersucht werden.

Gerne unterbreiten wir Ihnen ein unverbindliches Angebot zur Kunststoffprüfung, das auf Ihre Fragestellung optimiert ist.

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polymer Charakterisierung

Lösungsviskosität

Viskositätszahl und intrinsische Viskosität

Die Lösungsviskosität misst das mittlere Molekulargewicht von Kunststoffen durch Messung der Viskositätszahl VN. Diese ermöglicht die Überwachung von Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften sowie die Untersuchung von Alterung, Chemikalienwirkung und Bewitterung.

 

Normen wie DIN EN ISO 307 für Polyamide und DIN ISO 1628-5 für Polyester regeln das Verfahren. Weitere Kennzahlen wie relative Viskosität und spezifische Viskosität beschreiben die Veränderung des Lösungsmittels durch das Polymer. Die intrinsische Viskosität (auch Grenzviskosität genannt) wird durch Messreihen oder Näherungsverfahren wie dem von Billmeyer abgeschätzt.

Schmelzfluss-Index

Volumenfließrate und Massefließrate

Der Schmelzflussindex wird häufig auch in mit den englischen Abkürzungen MFI (melt flow index) oder MI (melt index) bezeichnet. Er dient der Charakterisierung des Fließverhaltens eines thermoplastischen Kunststoffs und damit dessen Polymerisationsgrades.

 

Durch vergleichende Messungen ist der MFI geeignet, Materialverunreinigungen und Verarbeitungsfehler aufzudecken. Daher wird der Schmelzflussindex standardmäßig in der Qualitätssicherung oder Schadensanalyse eingesetzt.

Man unterscheidet zwischen der Volumenfließrate (MVR, melt volume-flow rate) und die Massefließrate MFR (melt mass-flow rate). Beide sind über die Schmelzedichte miteinander verknüpft, die Messmethode wird in der DIN EN ISO 1133 beschrieben und ist ein Routineverfahren in der Kunststoffanalytik. 

Soxhlet Extraktion

Extraktion durch organische Lösemittel

Die DIN EN ISO 6427 beschreibt eine Vielzahl möglicher Verfahren für die unterschiedlichsten Kunststoffe und Lösungsmittel. Die einzusetzende Methode richtet sich nach Material und Fragestellung. Die Extrakte ermöglichen Aussagen hinsichtlich der gelösten Mono- und Oligomere, Weichmacher, unvernetzte Harzbestandteile, Emulgatoren und mehr.

Feuchtegehalt von Polymergranulaten

Die Restfeuchte ist ein wichtiger Parameter bei der Weiterverarbeitung von Kunststoffen. Eine zu hohe Feuchte führt bei der Weiterverarbeitung zu Spritzgussfehlern oder gar zu einem Polymerabbau. Mit Hilfe des in DIN EN ISO 15512 beschriebenen Karl-Fischer Verfahrens wird der Wassergehalt spezifisch durch Titration quantitativ bestimmt.

 

Anderweitige Emissionen beim Aufheizen des Granulats gehen nicht in die Messung ein. Die Kunststoffprobe wird in einem luftdicht versiegelten Gefäß erhitzt und die freigesetzte Feuchtigkeit über einen Trägergasstrom in die Titriereinheit überführt.

Glührückstand und Aschegehalt

Der Glührückstand beschreibt die Restmasse einer organischen Substanz nach Verbrennung und fortdauernder Erhitzung bei hohen Temperaturen bis zum Erreichen der Massekonstanz.

 

Er ist ein Maß für den Gehalt an anorganischen Bestandteilen im Polymer, wie zum Beispiel Glasfasern. Die DIN EN ISO 3451-1 beschreibt mehrere Methoden zur Bestimmung dieser (je nach Verfahren) Asche bzw. Sulfat-Asche genannten Restmasse.

Chemische Zusammensetzung

Comonomerverhältnis und Additive

Mit Hilfe von Molekülspektroskopie (IR/Raman/UV-Vis) und Kernspinresonanz- (NMR-)Spektroskopie können Kunststoffe auf ihre chemische Zusammensetzung hin untersucht werden. Typische Molekülparameter sind die Zusammensetzung von Comonomeren und zugesetzte Additive wie Farbstoffe und Weichmacher.

Bestimmung der Emissionen

Kunststoffe können unerwünschte, störende oder giftige chemische Verbindungen freisetzen. Automobilhersteller sind daher dazu übergegangen, Art und Menge von Emissionen zu reglementieren. In den Vorschriften für Automobilzulieferer sind je nach OEM, verschiedene Prüfungen vorgeschrieben, welche unter genau festgelegten Bedingungen zu erfolgen haben.

  • Geruchsprüfung (VDA 270)

  • Fogging Prüfung (DIN 75201-A, DIN 75201-B)

  • Emissionsprüfung (VDA 275, VDA 277, VDA 278)

Anwendungsbeispiele

Schadensanalyse

Spritzgussfehler

Beim Spritzguss können verschiedene Formteilfehler auftreten, wie Schlieren, Einfallstellen, Blasenbildung, Bindenähte, Glanzstellen, Mattstellen, Verzug etc. Einige beeinträchtigen das optische Erscheinungsbild und können zu Reklamationen führen, während andere die mechanischen Eigenschaften verschlechtern und sogar zu einem frühzeitigen Ausfall führen können.

Dies kann auch die Weiterverarbeitung, wie z. B. Galvanisierung, negativ beeinflussen.

Die Schadensanalyse von Spritzgussfehlern beginnt mit der Fehlerklassifizierung anhand von Merkmalen an der Bauteiloberfläche oder Querschnittsuntersuchungen. Durch Identifizierung verschiedener Fehlermerkmale lassen sich die physikalischen Ursachen eingrenzen. Eine Analyse der Einflussgrößen liefert Hinweise zur Fehlerreduzierung oder Vermeidung durch Anpassung der Verarbeitungsparameter. Unser spezialisiertes Prüflabor für Kunststoffe analysiert Schadensfälle an Spritzgussteilen.

Fehler der Kunststoff
Galvanisierung

Zur Kunststoffgalvanisierung werden heutzutage meist PC/ABS-Werkstoffe verwendet. Die Qualität von galvanisch veredelten Kunststoffoberflächen wird auch von den Herstellungsbedingungen der Kunststoffteile selbst beeinflusst. Häufig treten erhöhte Ausschusszahlen aufgrund von Pickeln, Stippen, Blasen oder unzureichender Schichthaftung auf. Die Ursachen für diese Fehler sind sowohl im Spritzgießprozess als auch bei der Galvanisierung zu suchen.

 

Spritzgussfehler am Rohteil sind meist auch am fertig galvanisierten Bauteil sichtbar. Allerdings können auch versteckte Fehler, die am Rohteil nicht beobachtet wurden, durch den Galvanikprozess verstärkt und damit sichtbar werden. Hinzu kommen Fehlerbilder, die auf Abscheidungsstörungen in der Galvanisierung, Überalterung der Bäder oder ungeeignete Galvanisierungsbedingungen zurückzuführen sind.

 

Eine systematische, mikroskopische Analyse am Fertigteil und am Rohteil hilft, die Ursache für Fehler an galvanisierten Kunststoffteilen zu ermitteln und Ausschussraten zu reduzieren.

Verschmutzungen von Bauteilen

Verschmutzungen können in jedem Prozessschritt auftreten, angefangen bei den Rohstoffen bis hin zum Transport. Verschiedene spektroskopische und mikroskopische Methoden werden zur Schadensanalyse je nach Art der Verschmutzung eingesetzt.

Für flüssige Rohstoffe wird NMR-Spektroskopie zur Detektion organischer Verunreinigungen empfohlen, während RFA-Spektroskopie für anorganische Verunreinigungen im Spurenbereich geeignet ist.

Bei Oberflächenverschmutzungen werden Rasterelektronenmikroskopie und IR-Spektroskopie zur Analyse der Fehlstellen verwendet. Die Zusammensetzung und Morphologie der Verschmutzungen geben Hinweise auf deren Ursprung. Manche Kontaminationen sind unsichtbar, können aber bei der Weiterverarbeitung Probleme verursachen. Speziell angepasste Untersuchungsmethoden sind hier erforderlich.

Eine systematische Schadensanalyse ermöglicht die Charakterisierung und Ursachenbestimmung von Verschmutzungen an Kunststoffteilen, was zur Reduzierung von Ausschussraten beiträgt. Unsere auf Ihre Anforderungen zugeschnittene Schadensanalyse kann dabei helfen.

Unsere Leistung. Ihr Vorteil

Unser Prüflabor für Kunststoffe ist spezialisiert auf die Analyse von Schadensfällen an Spritzgussteilen. Wir erstellen Ihnen gerne ein entsprechendes, auf Ihr Problem zugeschnittenes Angebot.

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