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29.07.2013

Nicht-invasive Messung der Schmelzetemperatur

Berechnete Temperaturverteilung im Schneckenvorraum nach 3, 8 und 12 Sekunden (© Kunststoffe)

Berechnete Temperaturverteilung im Schneckenvorraum nach 3, 8 und 12 Sekunden (© Kunststoffe)

Während der Plastifizierung nimmt die wirksame Länge der Spritzgießschnecke ab. Bei großen Dosierhüben kann dieser Effekt dazu führen, dass im Schneckenvorraum ein Temperaturgradient auftritt. Diese Temperaturverteilung quantitativ zu bestimmen, ist schwierig, da im Schneckenzylinder hohe Drücke, Temperaturen und Schergeschwindigkeiten auftreten.

Als nicht-invasive Methode wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts die Temperaturmessung mit Ultraschall untersucht. Die Messmethode beruht darauf, dass die Schallgeschwindigkeit in einer thermoplastischen Schmelze von der Temperatur abhängt. Dieser physikalische Effekt kann ausgenutzt werden, um die Temperaturverteilung im Schneckenvorraum einer Spritzgießmaschine zu bestimmen.

Die Forscher entwickelten unterschiedliche tomographische Methoden, um den Temperaturgradienten in radialer bzw. axialer Richtung zu bestimmen. Zur Bestimmung der radialen Temperaturverteilung werden die Ultraschallwandler fächerartig angeordnet. Zur Bestimmung des Temperaturverlaufs in Richtung der Zylinderachse werden die Sensoren einfach linear hintereinander montiert. Aus dem Vergleich der Schallgeschwindigkeiten, die an den einzelnen Sensoren gemessen werden, kann mit mathematischen Modellen der Temperaturgradient in radialer oder axialer Richtung ermittelt werden.

Die ultraschallbasierte Messung der Schmelzetemperatur kann beispielsweise verwendet werden, um numerische Simulationen zu überprüfen. Darüber hinaus ist es denkbar, anhand der gemessenen Daten auch der Staudruck während des Dosiervorgangs zu regeln. Auf diese Weise lässt sich die thermische Homogenität der Schmelze verbessern.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Johannes Kepler Universität Linz
Institut für Polymer-Spritzgießtechnik und Prozessautomatisierung
Altenbergerstraße 69
AT 4040 Linz
Tel: +43 732 2468 6601


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