Rheologische Charakterisierung von Polymerschmelzen

Im Rheologielabor des Fraunhofer IMWS werden die Fließeigenschaften von Kunststoffen und Verbundmaterialien präzise untersucht.

Wir können Ihnen anhand unserer modernen Prüftechniken dabei helfen, die Eigenschaften ihrer Produkte besser zu verstehen und zu optimieren. Zum Beispiel können Kunststoffverarbeiter durch unsere Tests sicherstellen, dass ihre Produkte die richtige Konsistenz, Fließfähigkeit und Stabilität haben. 

Außerdem helfen unsere rheologische Untersuchungen dabei, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten, indem sie zeigen, wie sich Materialien unter verschiedenen Bedingungen verhalten. Das kann Kosten sparen und die Produktentwicklung beschleunigen. Insgesamt tragen diese Untersuchungen dazu bei, Produkte besser an die Bedürfnisse des Marktes anzupassen und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. 

 

Einsatzbereiche

  • Materialcharakterisierung und -vergleich
  • Unterstützung bei der Rezepturentwicklung
  • Qualitätssicherung in der Produktion
  • Fehleranalyse bei Verarbeitungsproblemen

Schmelzerheologie – Prüfverfahren und Modellierung

Fließverhalten verschiedener Kombinationen eines Polymerblends.

Wir sind Ihr Partner für präzise Rheologiemessungen von Polymerschmelzen und untersuchen das Fließ- und Deformationsverhalten von Kunststoffschmelzen unter thermischer und mechanischer Belastung. Dies liefert essenzielle Daten zur Verarbeitung, Qualitätssicherung und Materialentwicklung.

Dabei kommen folgende Prüfverfahren zum Einsatz:
 

Hochdruck-Kapillarvoskosimetrie

Wir bestimmen die Viskosität in Abhängigkeit von Schergeschwindigkeit und Temperatur, Wandgleitverhalten und Druckabhängigkeit.

  • Bestimmung der Scherviskosität von Polymerschmelzen
  • maximale Extrusionskraft von 20kN
  • Kolbengeschwindigkeit von 0,00005 – 20 mm/s
  • Temperaturbereich von 60 – 400 °C
  • Kanallänge 285 mm, Kanaldurchmesser 15 mm
  • Wahlweise Einkanal-, Zweikanalausführung
  • Rund-, Schlitzkapillaren in verschiedenen Geometrien

 

PvT-Prüfung

Mittels pvT-Prüfung können wir das Verhalten von Polymeren bei verschiedenen Temperaturen und Drücken untersuchen. In der Spritzgießsimulation sind pvT-Daten von entscheidender Bedeutung, um erhebliche Änderungskosten beim SG-Werkzeugbau zu vermeiden.

  • Druckbereich bis zu 2500 bar
  • Temperaturen von bis zu 500°C und Kühlraten von bis zu 30 K/min
  • wahlweise isobare oder isotherme Messungen

 

Schmelzindex-Prüfung

Wir führen eine schnelle Bewertung der Fließfähigkeit nach ISO 1133 MFR/MVR-Prüfung durch.

  • Bestimmung der Schmelze-Massefließrate oder der Schmelze-Volumefließrate
  • Temperaturbereich 60 - 390 °C
  • Belastungsgewichte 2,16 bis 21,6 kg
  • Kapillare d=2,095 mm, l=8 mm

 

Rotationsrheometrie

Das modulare Rotationsrheometer wird speziell für die rheologische Charakterisierung von Materialien eingesetzt. Es wird vor allem in Forschung & Entwicklung, aber auch in der Qualitätskontrolle benötigt, um das Fließ- und Deformationsverhalten von Flüssigkeiten, Pasten, Gelen, Schmelzen oder Suspensionen zu analysieren.

Winkelauflösung

(nrad) 12

Tiefe (metrisch)

600 mm

Frequenzbereich

0.000001 to 100 Hz

Motor

Drag cup

Normalkraft

(N): 0,01 bis 50

Auflösung der Normalkraft (N): 0,001

Temperaturbereich (metrisch)

-150°C to +600°C

 

Rheotens-Messung

Wir erfassen die dehnelastischen Eigenschaften von Polymerschmelzen. Die Ausziehfähigkeit von Polymerschmelzen stellt einen zentralen verarbeitungstechnischen Parameter dar, da sie insbesondere bei verfahrenstechnischen Prozessen wie Extrusion, Blasformen und Folienherstellung einen maßgeblichen Einfluss auf die Formgebung hat.

  • Untersuchung der Ausziehfähigkeit von Polymerschmelzen und Bestimmung der Dehnviskosität
  • stufenlos einstellbare Geschwindigkeit von bis zu 1900 mm/s bei einer maximalen Beschleunigung von 3200 mm/s2
  • Kraftmessbereich von 0 bis 2 N bei einer Auflösung von 0,001 N

 

Online-Rheometer

Das Online‑Kapillar‑Rheometer dient der kontinuierlichen Messung rheologischer Kenngrößen (z. B. MFR/MVR, Viskositätsfunktion, Fließexponent) direkt im Polymer‑Herstellungsprozess. Der Messkopf wird an den Extruder montiert, wodurch eine Echtzeit‑Überwachung ermöglicht wird. Der dynamische Messbereich mit Scherraten von 1:1000 ermöglicht den Betrieb bei konstanter Drehzahl (Scherrate) oder konstanter Druck (Schubspannung).

ISO 11443

Plastics — Determination of the fluidity of plastics using capillary and slit-die rheometers

Hauptnorm für Hochdruck-Kapillar-Rheometer. Beinhaltet Verfahren zur Messung der scheinbaren Viskosität, Schubspannung, Schergeschwindigkeit, Wandgleiten etc.

ASTM D3835

Standard Test Method for Determination of Properties of Polymeric Materials by Means of a Capillary Rheometer

US-amerikanische Entsprechung zu ISO 11443. Gibt Anweisungen zur Durchführung rheologischer Prüfungen an Kunststoffschmelzen.

ISO 3219-1

Rheology — Part 1: General terms and definitions for rotational and capillary rheometry

Grundlegende Definitionen für rheologische Begriffe, auch für Kapillar- und Rotationsrheometer.

DIN 54811

Kunststoffe – Bestimmung der Viskosität von Schmelzen mittels Kapillarrheometer

Deutsche Norm, orientiert sich stark an ISO 11443, aber teilweise auf nationale Anforderungen angepasst.

ISO 6721-10

Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 10: Complex shear viscosity using a parallel-plate rheometer

Wird zur ergänzenden Charakterisierung bei geringer Schergeschwindigkeit verwendet – nicht spezifisch für HPCR, aber in Kombination oft relevant.

 

 

Rheometer zur Bestimmung viskoelastischer Eigenschaften
© Fraunhofer CSP
Mit dem Rheometer lassen sich viskoelastische Eigenschaften von Flüssigkeiten und weichen Festkörpern bestimmen.
Mit dem mi² von GÖTTFERT analysieren wir präzise das Fließ- und Deformationsverhalten von Polymeren – für eine maßgeschneiderte Materialentwicklung am Fraunhofer IMWS.
Der RHEO-Tester 2000, ein Kapillar-Rheometer, wird am Fraunhofer IMWS zur präzisen Analyse des Fließverhaltens von Polymerschmelzen unter hohen Scherraten eingesetzt.
Der MiniJet II dient dazu, aus sehr geringen Materialmengen standardisierte oder maßgeschneiderte Proben für mechanische und rheologische Tests herzustellen.
Der GÖTTFERT PVT 500 am Fraunhofer IMWS dient zur exakten Erfassung des thermodynamischen Verhaltens von Kunststoffen (u. a. Thermoplaste, Elastomere, Flüssigkeiten) in Abhängigkeit von Druck, Volumen und Temperatur – essenziell zur Optimierung von Formgebungsprozessen wie Spritzgießen, Extrusion und Pressen sowie zur genauen Wärme- und Schwindungsanalyse von Materialien.

Materialentwicklung

 

Wir sind Ihr Partner für die innovative Kunststoff-Materialentwicklung. Wir bieten maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anwendungen – ob für Leichtbau-, Nachhaltigkeit- oder Hochleistungsanwendungen.

Unsere langjährige Expertise in der Materialentwicklung ermöglicht es, Kunststoffsysteme gezielt an Ihre Anforderungen anzupassen.

Was wir bieten:

  • Entwicklung neuer Compounds und Blends-Modifikation bestehender Werkstoffe (z. B. Schlagzähigkeit, Fließverhalten, …)
  • Additivierung (UV-Schutz, Flammschutz, Antistatik etc.) 
  • Nachhaltige Alternativen: Rezyklate, Biopolymere, faserverstärkte Kunststoffe und vieles mehr.

 

Warum unser Labor?

  • Moderne Prüftechnik
  • Erfahrene Rheologie-Expertinnen und -Experten
  • Aussagekräftige und klar strukturierte Prüfberichte
  • Kurze Bearbeitungszeiten und individuelle Beratung

 

Kontaktieren Sie uns, gemeinsam finden wir die passende Prüfmethode für Ihre Fragestellung!