TY - THES

T1 - Wareneingangskontrolle von rezyklierten und Neuware-Polypropylenen mittels Folienextrusion

AU - Wögerbauer, Valentina

N1 - gesperrt bis 05-02-2027

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Im Zuge dieser Masterarbeit wurde eine Evaluierung der Möglichkeiten zur Verbesserung der Wareneingangskontrolle an einem Laborextruder für Neuwaren und Rezyklate durchgeführt. Mit dem Ziel diesen Wareneingang zu optimieren, wurden neben bereits verwendeten Werten wie Druck und Masseausstoß, auch die Zielmessgrößen Folienbreite, Neck-In und Edge Beading genauer betrachtet. Die Herstellung der Proben erfolgte mit einem Breitschlitz-Folienwerkzeug, wobei der Neck-In mittels einer Rasterplatte ermittelt wurde und die Geometrie-Daten für das Edge Beading mittels einer Schiebelehre gemessen wurden. Um den Zusammenhang zwischen den rheologischen Eigenschaften und den gewählten Zielmessgrößen genauer zu untersuchen, wurden die produzierten Folien in einem Platte-Platte-Rheometer gemessen. Für die Beurteilung der tatsächlichen Scher- und Viskositätsverhältnisse im Werkzeug wurden repräsentative Werte analytisch angenähert und mit den gemessenen Werten verglichen. Zusätzlich durchgeführte dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) Messungen wurden verwendet, um den Masseanteil der Mischungsanteile und die Kristallinität dieser zu bestimmen. Als Materialien wurden vier Polypropylen (PP) Neuwaren mit unterschiedlichen Melt Flow Rates (MFR), sowie ein Linear-Low-Density-Polyethylen (LLDPE) und drei Additive ausgewählt. Aus den genannten Materialien wurden Mischungen erstellt und Folien extrudiert. Um die Wirkung dieser Komponenten auch bei Rezyklaten nachzuweisen, wurden hierfür Mischungen mit drei unterschiedlichen Post-Consumer Polypropylenen hergestellt, Folien extrudiert und mit derselben Methodik analysiert. Die gesammelten Datensätze aus Extruderversuchen, Rheometrie sowie Differenzkalorimetrie wurden miteinander korreliert und ausgewertet. Dabei konnte gezeigt werden, dass über das analytische Modell die tatsächlichen Scherraten und Viskositäten angenähert werden konnten. Für Mischungen mit nieder-viskosen Materialien war keine Korrelation zu beobachten. Eine qualitative Unterscheidung der Mischungen mit einem Mischkomponentenanteil unter 10 m% war erschwert möglich, da die Zielmessgrößen ähnliche Werte aufwiesen. Anhand der durchgeführten Korrelationen war zu sehen, dass die Folienbreite und der Neck-In voneinander abhängig sind. Diese beiden Zielmessgrößen wurden bei den PP-Neuwaren und den Rezyklaten äquivalent vom LLDPE beeinflusst. Im Vergleich zur Neuware konnte eingemischtes LLDPE in Bezug auf die Größen Edge Beading, Viskosität und Kristallinität entweder keine Veränderung oder einen entgegengesetzten Trend beim Rezyklat bewirken. Durch die Auswertung der Schmelzenthalpien war zu sehen, dass durch eine verminderte Kristallisation die ermittelte Zusammensetzung nicht mit dem Mischungsanteil der Polymere übereinstimmte. Die durchgeführten Versuche konnten zeigen, dass das Potential der Messmethodik noch nicht ausgeschöpft ist und die gewählten Zielmessgrößen für eine Wareneingangsprüfung in Frage kommen. Jedoch zeigte der Messaufbau verschiedene Quellen für Ungenauigkeiten, weswegen er in dieser Form lediglich für eine grobe Einschätzung geeignet ist.

AB - Im Zuge dieser Masterarbeit wurde eine Evaluierung der Möglichkeiten zur Verbesserung der Wareneingangskontrolle an einem Laborextruder für Neuwaren und Rezyklate durchgeführt. Mit dem Ziel diesen Wareneingang zu optimieren, wurden neben bereits verwendeten Werten wie Druck und Masseausstoß, auch die Zielmessgrößen Folienbreite, Neck-In und Edge Beading genauer betrachtet. Die Herstellung der Proben erfolgte mit einem Breitschlitz-Folienwerkzeug, wobei der Neck-In mittels einer Rasterplatte ermittelt wurde und die Geometrie-Daten für das Edge Beading mittels einer Schiebelehre gemessen wurden. Um den Zusammenhang zwischen den rheologischen Eigenschaften und den gewählten Zielmessgrößen genauer zu untersuchen, wurden die produzierten Folien in einem Platte-Platte-Rheometer gemessen. Für die Beurteilung der tatsächlichen Scher- und Viskositätsverhältnisse im Werkzeug wurden repräsentative Werte analytisch angenähert und mit den gemessenen Werten verglichen. Zusätzlich durchgeführte dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) Messungen wurden verwendet, um den Masseanteil der Mischungsanteile und die Kristallinität dieser zu bestimmen. Als Materialien wurden vier Polypropylen (PP) Neuwaren mit unterschiedlichen Melt Flow Rates (MFR), sowie ein Linear-Low-Density-Polyethylen (LLDPE) und drei Additive ausgewählt. Aus den genannten Materialien wurden Mischungen erstellt und Folien extrudiert. Um die Wirkung dieser Komponenten auch bei Rezyklaten nachzuweisen, wurden hierfür Mischungen mit drei unterschiedlichen Post-Consumer Polypropylenen hergestellt, Folien extrudiert und mit derselben Methodik analysiert. Die gesammelten Datensätze aus Extruderversuchen, Rheometrie sowie Differenzkalorimetrie wurden miteinander korreliert und ausgewertet. Dabei konnte gezeigt werden, dass über das analytische Modell die tatsächlichen Scherraten und Viskositäten angenähert werden konnten. Für Mischungen mit nieder-viskosen Materialien war keine Korrelation zu beobachten. Eine qualitative Unterscheidung der Mischungen mit einem Mischkomponentenanteil unter 10 m% war erschwert möglich, da die Zielmessgrößen ähnliche Werte aufwiesen. Anhand der durchgeführten Korrelationen war zu sehen, dass die Folienbreite und der Neck-In voneinander abhängig sind. Diese beiden Zielmessgrößen wurden bei den PP-Neuwaren und den Rezyklaten äquivalent vom LLDPE beeinflusst. Im Vergleich zur Neuware konnte eingemischtes LLDPE in Bezug auf die Größen Edge Beading, Viskosität und Kristallinität entweder keine Veränderung oder einen entgegengesetzten Trend beim Rezyklat bewirken. Durch die Auswertung der Schmelzenthalpien war zu sehen, dass durch eine verminderte Kristallisation die ermittelte Zusammensetzung nicht mit dem Mischungsanteil der Polymere übereinstimmte. Die durchgeführten Versuche konnten zeigen, dass das Potential der Messmethodik noch nicht ausgeschöpft ist und die gewählten Zielmessgrößen für eine Wareneingangsprüfung in Frage kommen. Jedoch zeigte der Messaufbau verschiedene Quellen für Ungenauigkeiten, weswegen er in dieser Form lediglich für eine grobe Einschätzung geeignet ist.

KW - Folienextrusion

KW - Polypropylen-Rezyklat

KW - Neck-In-Effekt

KW - Edge Beading

KW - Rheometrie

KW - film extrusion

KW - polypropylene recyclates

KW - neck-in effect

KW - edge beading

KW - rheometry

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.091

DO - 10.34901/mul.pub.2024.091

M3 - Masterarbeit

ER -