Hygrometrie

Trockner (Dryer) ist die Anlage, die die Feuchtigkeit des Harzes vor dem Spritzguss reduziert und so Hydrolyse (chemische Degradation), Splay (silberne Streifen), Blasen und instabile Maße verhindert. Sie ist für hygroskopische Harze (PA, PC, PET, ABS, PBT) zwingend. ## Trocknertypen - Warmluft (Hot-Air): erhitzte Umgebungsluft 80 – 90 °C. Günstig, aber auf nichthygroskopische Harze beschränkt. Feuchte kann nicht unter Umgebungswert. - Trocknungsmittel (Desiccant): trockene Luft, regeneriert über Molekularsiebe (Zeolithe) oder Silicagel. Taupunkt -40 °C Standard. Branchenstandard. - Vakuum: beschleunigte Feuchteentfernung unter Vakuum. Trocknungszeit 1/3 des Desiccants. Teuer, schnell. - Druckluft (Compressed-air): gekühlte Druckluft + Filtration. Für kleine Volumen. ## Typische Parameter je Harz | Harz | Trocknungs-T | Zeit | Taupunkt | |---|---|---|---| | ABS | 80 – 90 °C | 2 – 4 h | -25 °C | | PA 6, PA 66 | 80 °C | 4 – 8 h | -40 °C | | PC | 120 °C | 4 – 6 h | -40 °C | | PET | 160 – 175 °C | 4 – 6 h | -40 °C | | PBT | 120 °C | 3 – 4 h | -40 °C | | PMMA | 80 – 90 °C | 2 – 4 h | -25 °C | ## Systemkomponenten - Trocknungstrichter mit Diffusor / Innenkonus - Lufterhitzer (elektrisch) - Umluftgebläse - Filter (Ein- und Auslass) - Regenerierbares Trocknungsmittelbett - PID-Temperaturregelung + Taupunktsensor ## Häufige Fehler - Trocknungstemperatur zu niedrig: Feuchte nicht ausreichend gesenkt - Zu hoch: Degradation / Anhaften im Trichter - Zu kurze Zeit: vor allem beim Wechsel Neuware → Regrind (höher hygroskopisch) - Taupunktsensor defekt: Trocknungsmittel gesättigt oder Regeneration fehlgeschlagen - Verlust trockener Luft zwischen Trockner und Maschinentrichter (nicht isoliert)

Feuchtigkeit ist Wasser, das ein Kunststoff-resin (Harz) hält — sowohl auf der Oberfläche des pellet (Granulats) als auch im Inneren absorbiert. Im Spritzguss ist sie die häufigste Ursache kosmetischer und mechanischer Fehler, weil dieses Wasser bei Schmelztemperatur zu Dampf wird und das Polymer chemisch angreifen kann. Sie unterscheidet sich von der Umgebungs-humidity (Luftfeuchte) und wird als moisture content (Feuchtegehalt, % oder ppm) gemessen. ## Warum wichtig - Hygroskopische Kunststoffe (PA/Nylon, PC, PET, PBT, ABS, TPU) nehmen aktiv Wasser aus der Luft auf; nass verarbeitet führt das zu Hydrolyse — das Wasser spaltet Polymerketten und senkt Festigkeit und Zähigkeit dauerhaft, auch wenn das Teil gut aussieht. - Kosmetische Fehler: Dampf an der Fließfront hinterlässt Schlieren (Silberschlieren), Blasen, Lunker und schlechte Oberfläche. - Prozessrauschen: Feuchte ändert die scheinbare viscosity (Viskosität) von Schuss zu Schuss, daher wiederholt eine nasse Charge nicht wie eine trockene. ## Wie man sie kontrolliert Den Kunststoff vor dem Spritzen auf den Zielwert des material data sheet (Datenblatts) trocknen — bei hygroskopischen Typen meist im Trockenlufttrockner/dryer (nicht nur Heißluft) bei der vorgegebenen Temperatur und Zeit. Getrocknetes Material in einem geschlossenen hopper (Trichter) halten, die Exposition begrenzen und regrind (Mahlgut) nachtrocknen, das schnell wieder Wasser aufnimmt. Nicht-hygroskopische Kunststoffe (PE, PP, PS) tragen nur Oberflächenfeuchte und brauchen meist wenig oder keine Trocknung. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: moisture content, humidity, dryer, virgin resin, regrind ## Warum ist Feuchtigkeit im Spritzguss ein Problem? Bei Schmelztemperatur verdampft das Wasser und verursacht Schlieren, Blasen und Lunker; in hygroskopischen Kunststoffen löst es zudem Hydrolyse aus, spaltet Polymerketten und senkt die Teilefestigkeit dauerhaft. ## Was ist der Unterschied zwischen Feuchtigkeit und Luftfeuchte? Luftfeuchte ist Wasserdampf in der Umgebungsluft; Feuchtigkeit ist das Wasser, das der Kunststoff auf und in seinem Granulat tatsächlich hält. Hohe Luftfeuchte treibt einen hygroskopischen Kunststoff dazu, Feuchtigkeit aufzunehmen. ## Wie entfernt man Feuchtigkeit aus Kunststoffgranulat? Vor dem Spritzen trocknen — hygroskopische Typen brauchen einen Trockenlufttrockner bei Datenblatt-Temperatur und -Zeit; das getrocknete Granulat im geschlossenen Trichter halten und Mahlgut nachtrocknen, das schnell wieder Wasser aufnimmt.

Feuchtigkeitsanalysator (Moisture Analyzer) ist das Messgerät, das den Wassergehalt des Harzes vor der Verarbeitung misst und verifiziert, dass die Trocknung ausreichend war. Es ist die letzte Verteidigungslinie gegen Feuchtigkeitsfehler: Splay, Blasen, Hydrolyse (chemische Schädigung) und instabile Maße. ## Messprinzipien - Trocknungsverlust (LOD): erhitzt die Probe bis Gewichtskonstanz. Günstig, langsam (15 – 30 min) - Karl Fischer: chemische Titration mit wasserspezifischem Reagenz. Sehr genau (±10 ppm). Referenzstandard. - Coulometric: automatisierte Karl-Fischer-Variante, schnell (3 – 8 min) - Kapazitiv / dielektrisch: inline, überwacht Feuchte kontinuierlich im Trocknertrichter ## Typische Maximalwerte - PA 6 / PA 66: <0,15 – 0,20 % - PC: <0,02 % - PET: <0,005 % (50 ppm) - ABS: <0,10 % - PBT: <0,04 % - PP, PE: keine routinemäßige Messung nötig (nicht hygroskopisch) ## Ideales Verfahren in der Fertigung 1. Probe aus dem Trichter direkt über dem Einzug 2. Größe: 5 – 10 g 3. Messung mit Karl Fischer (Labor) oder LOD-Analysator (Produktion) 4. Jede Charge im Prozessprotokoll erfassen 5. Häufigkeit: bei jedem Materialwechsel und einmal pro Schicht ## Kommerzielle Geräte - Karl Fischer: Metrohm, Mettler Toledo - Kompakte LOD-Geräte: Sartorius, A&D, OHAUS - Inline (dielektrisch): Process Sensors, Aboniq ## Häufige Fehler Kalibrierung ohne Standardprobe geprüft, Ofenkontamination (Vorrückstände), unzureichende Probenmenge und Probenahmleitung vor der Entnahme nicht gespült (Umgebungsfeuchte).

Der Feuchtigkeitsgehalt ist die gemessene Wassermenge in einem Kunststoff-resin (Harz), angegeben als Prozentsatz oder in ppm des Materialgewichts. Es ist der Wert, den man mit dem Ziel auf dem material data sheet (Datenblatt) vergleicht, um zu entscheiden, ob ein Kunststoff trocken genug zum Spritzen ist. Während moisture (Feuchtigkeit) die allgemeine Vorstellung von Wasser im Kunststoff ist und humidity (Luftfeuchte) Wasser in der Luft, ist der Feuchtigkeitsgehalt der quantifizierte Wert, der den Prozess freigibt. ## Typische Zielwerte Jeder Kunststoff hat einen maximal sicheren Feuchtigkeitsgehalt; darüber zu spritzen riskiert Schlieren, Lunker und (bei hygroskopischen Typen) Hydrolyse. Grobe Orientierung: - Hygroskopisch, empfindlich (PA/Nylon, PC, PET, PBT, PUR): oft 0,02 %–0,2 % (200–2000 ppm); PET kann ≤ 50 ppm brauchen. - Leicht hygroskopisch (ABS, PMMA, ASA): etwa 0,1 %–0,2 %. - Nicht hygroskopisch (PE, PP, PS): nur Oberflächenwasser, meist deutlich unter Spec ohne Trocknen. ## Wie er gemessen wird - Trocknungsverlust / Feuchteanalysator: wiegen, heizen, nachwiegen — schnell, in der Halle, gut für Routineprüfungen. - Karl-Fischer-Titration: Labormethode, genau bis ppm, die Referenz für empfindliche Kunststoffe. - Kapazitive/Inline-Sensoren: überwachen Trends am Trockner. ## Warum wichtig Liegt der gemessene Gehalt über dem Ziel, länger trocknen oder den dryer (Trockner) prüfen, bevor man fährt; steigt er, an kurze Trocknungszeit, einen heißen/undichten Trockner, einen offenen hopper (Trichter) oder nasses regrind (Mahlgut) denken. Den tatsächlichen Feuchtigkeitsgehalt zu bestätigen — nicht nur „wir haben getrocknet" — verhindert Ausschusschargen bei hygroskopischen Materialien. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: moisture, humidity, dryer, material data sheet, regrind ## Welcher Feuchtigkeitsgehalt ist gut für den Spritzguss? Es hängt vom Kunststoff ab: hygroskopische Typen wie PA, PC und PBT brauchen meist 0,02 %–0,2 %, PET oft ≤ 50 ppm, während nicht-hygroskopische PE/PP/PS meist ohne Trocknen passen. Immer den Datenblattwert nutzen. ## Wie wird der Feuchtigkeitsgehalt gemessen? Per Trocknungsverlust mit einem Feuchteanalysator (schnell, in der Halle), per Karl-Fischer-Titration (Labor, genau bis ppm für empfindliche Kunststoffe) oder mit Inline-Sensoren am Trockner, die Feuchte- und Taupunkttrends verfolgen. ## Was passiert, wenn der Feuchtigkeitsgehalt zu hoch ist? Überschüssiges Wasser verdampft bei Schmelztemperatur und verursacht Schlieren, Blasen und Lunker; in hygroskopischen Kunststoffen löst es zudem Hydrolyse aus und senkt die Festigkeit des Teils dauerhaft.

Harz (Kunststoffgranulat, Polymer) ist der polymere Rohstoff, den das Spritzgießen zu Teilen verarbeitet — der Basiskunststoff, meist mit Additiven compoundiert und als pellet (Granulat) geliefert. Im Spritzguss werden "Harz", "Polymer" und "Material" für das, was in den hopper (Trichter) kommt, fast synonym verwendet. ## Familien von Spritzgießharzen - Standardkunststoffe: hohe Mengen, niedrige Kosten — PP, PE, PS, PVC. - Technische Kunststoffe: bessere mechanische/thermische Leistung — ABS, PA (Nylon), PC, POM, PBT. - Hochleistungskunststoffe: extreme Hitze-/Chemikalienbeständigkeit — PEEK, PEI/ULTEM, PPS, LCP. Ein Harz kann thermoplastic (thermoplastisch, wieder aufschmelzbar — die Norm im Spritzguss) oder duroplastisch sein (härtet dauerhaft aus). Typen sind oft gefüllt (Glasfaser, Mineral), um Steifigkeit zu erhöhen und Schwindung zu senken. ## Wie sich Harz im Spritzguss verhält Jeder Typ hat ein material data sheet (Datenblatt) mit Massetemperatur, Werkzeugtemperatur, Trocknungsbedingungen und Schwindung. Wichtige Punkte: - Trocknen: hygroskopische Kunststoffe (PA, PC, PET) müssen getrocknet werden, sonst verursacht moisture (Feuchtigkeit) Schlieren und schwache Teile. - melt-Fenster: zu kalt und es füllt nicht; zu heiß und es degradiert. - Mahlgut: sauberer Ausschuss kann als regrind (Mahlgut) mit virgin resin (Neuware) gemischt zurückkehren, in Grenzen. ## Verwandte Begriffe - Siehe auch: pellet, thermoplastic, virgin resin, regrind, material data sheet ## Was ist Harz beim Spritzgießen? Es ist der Kunststoff-Rohstoff — ein Polymer plus Additive, als Granulat geliefert — der aufgeschmolzen und eingespritzt wird, um Teile zu formen. ## Was ist der Unterschied zwischen Harz und Kunststoff? In der Praxis werden sie synonym verwendet; "Harz" betont den polymeren Rohstoff, während "Kunststoff" oft das fertige Material oder Teil meint. ## Welche Harztypen werden im Spritzguss verwendet? Standard- (PP, PE, PS), technische (ABS, PA, PC, POM) und Hochleistungs-Thermoplaste (PEEK, PPS), oft glasfasergefüllt.