Mit NIR schnell und sicher Wasseraufnahme erkennen

 

Die Wasseraufnahme ist bei PA oft erwünscht, erhöht sich dadurch doch die Schlagzähigkeit. Ohne jedoch den Wassergehalt schnell und sicher bestimmen zu können steigt der Bearbeitungsaufwand. NIR unterscheidet sicher und in Sekunden Polymere mit verschiedenen Wassergehalten.

 

 

Polyamide: Wasseraufnahme bringt Probleme mit Maßhaltigkeit

Polyamide sind vielfältig einsetzbar. Insbesondere PA6 und PA66 können durch Zugabe bestimmter Stoffe ihre Eigenschaften wesentlich verbessern. Bei Wasseraufnahme erhöhen sich die Schlagzähigkeit, die Reißdehnung und die Neigung zum Kriechen, während Festigkeit, Steifigkeit und Härte abnehmen.

Mit der Feuchtigkeitsaufnahme geht jedoch eine Volumenänderung einher die zu Problemen bei der Maßhaltigkeit führt. Ändert sich der Wassergehalt, ändert sich das Maß. Den Wassergehalt zu bestimmen ist wesentlich für die richtige Bearbeitung. Doch besonders bei der Lagerung der Kunststoffe unter freiem Himmel oder aber in feuchtem Klima führt zu unbekannten Änderungen im Wassergehalt.

 

Wie PA mit unterschiedlichem Wassergehalt unterscheiden?

Nahinfrarotspektroskopie (NIR) ist ein Verfahren mit dem Kunststoff mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt in Sekundenschnelle unterschieden werden kann.

NIR ist ein optisches Verfahren, dass das vom untersuchten Material reflektierte Licht in ein Spektrum überführt. Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Polymers werde unterschiedliche Wellenlängen reflektiert. Ändert sich die chemische Zusammensetzung, ändert sich das gemessene Spektrum. Nahinfrarotspektroskopie ist damit ein Verfahren das in wenigen Sekunden zu einem Ergebnis kommt.

 

NIR erkennt Feuchtigkeit zuverlässig

NIR arbeitet im Wellenlängenbereich von 900 nm bis 1.700 nm. Wasser beeinflusst die Signale im Bereich von 1.200 nm bis 1.400 nm, es dämpft das eigentliche Signal des Polyamids. Dadurch, dass Wasser in einem solch großen Bereich das NIR Signal abändert führen bereits kleinste Unterschiede im Wassergehalt zu starken Differenzen im NIR Signal. Damit können selbst kleine Unterschiede in der Feuchtigkeitsaufnahme sicher detektiert werden.

PA mit höherem Feuchtigkeitsgehalt kennzeichnet sich durch weniger stark ausgeprägte Spektren, insbesondere im Bereich 1.400 nm bis 1.600 nm.

In der Darstellung der relativen Differenzen zeigt sich deutlich, dass die Spektren der trockenen PA-Proben sich an mehreren Stellen signifikant von den Spektren der feuchten PA-Proben unterscheiden lassen. Unbekanntes Material lässt sich so schnell der einen oder anderen Gruppe zuordnen.

In dieser abstrahierten Darstellung werden die Spektren der trockenen PA-Proben in blau und die Spektren der feuchten PA-Proben in rot dargestellt.

 

Feuchtigkeitsaufnahme von Polycarbonat (PC)

Nicht nur Polyamide nehmen Feuchtigkeit auf, auch bei PC und PMMA ist mit dieser Problematik zu rechnen.

Feuchtigkeitsaufnahme PC unterscheiden NIR Differenzdarstellung

Hier werden die Differenzen von zwei unterschiedlichen (jedoch trockenen) PC Proben (PC.A und PC.B) im direkten Vergleich zu einer feuchten Probe gezeigt. Die feuchte Probe unterscheidet sich signifikant.

 

Fazit

Aufgrund der spezifischen Arbeitsweise von Nahinfrarot lassen sich Kunststoffe mit kleinsten Unterschieden im Feuchtigkeitsgehalt schnell und sicher auseinander halten. Der faustgroße NIR Scanner Solid Scanner eignet sich damit perfekt für die Unterscheidung der Materialien direkt vor Ort am Lagerplatz oder in der Produktion.

Für dieses Beispiel wurden verwendet:

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