Viele Kunststoffe nehmen Feuchtigkeit nicht nur an ihrer Oberfläche auf, sondern auch in ihrem Inneren (hygroskopische Kunststoffe). Diese Feuchtigkeit kann Probleme bei der Verarbeitung als auch bei der Qualität der daraus entstehenden Produkte verursachen.  Es können sich während des Spritzgussverfahrens z.B. Dampfbläschen entwickeln oder durch Viskositätsschwankungen Probleme beim Füllen der Nester bzw. beim Auswerfen der erkalteten Teile entstehen. Bei der anschließenden Veredelung kann es z.B. Probleme beim Lackieren geben.

Bei nicht-hygroskopischen Kunststoffen sind allerdings auch dringend Additive und Füllstoffe zu beachten, durch die eventuell Feuchtigkeit ins Innere des Materials gelangen kann.

Daher ist es wichtig, die möglichen Veränderungen der Eigenschaften durch Restfeuchtegehalte zu kennen und entsprechend zu beeinflussen.

Speziell technische Teile aus Kunststoff müssen bestimmte Eigenschaften mitbringen, die durch zu feuchtes Material beeinträchtigt werden, z.B. chemische und mechanische Belastbarkeit, elektrische Eigenschaften oder die Festigkeit des Kunststoffteils.

Um derartige Fehler zu vermeiden, müssen unbedingt die Trocknungsempfehlungen des Rohstoffherstellers beachtet werden, der in zahlreichen Versuchen und eigenen Erfahrungen fundierte Informationen zur Verfügung stellen kann. Wir haben dies bereits in unserem Beitrag „Spritzgussverfahren“ kurz beschrieben:

„Für alle Kunststoffe gilt aber auch, die Feuchte des Materials genauestens zu beachten, um Probleme bei der Produktqualität zu vermeiden.

Wir unterscheiden dabei zwischen hygroskopischen und nicht-hygroskopischen Kunststoffen. Hygroskopische Kunststoffe nehmen Wasser bis in ihren Kern auf, man spricht von Kernfeuchte. An nicht-hygroskopischen Kunststoffen kann sich das Wasser lediglich an der Oberfläche ablagern.

Fehler durch den Einsatz von zu feuchtem Material müssen nicht zwingend mit bloßem Auge erkennbar sein. Die Mängel zeigen sich z.B. in einer geringeren Festigkeit, die erst im Einsatz des fertigen Formteils zu Tage tritt und zu Reklamationen führen kann.

Es gilt daher, die Trocknungsempfehlungen des Rohstoffherstellers zu befolgen.“

Vor jeder Verarbeitung muss bei hygroskopischen Materialien die Restfeuchte bestimmt werden, um einen sicheren Prozess zu fahren.

Wie kommt es zu feuchten Granulaten? Zunächst kann eine Oberflächenfeuchte bei allen Materialien auftreten. Dies ist dem in der Luft enthaltenen Wasser und den Temperaturen geschuldet.  Die absolute Feuchte bezeichnet eine 100% Sättigung der Luft mit Wasserdampf. Die relative Feuchte dagegen beschreibt den prozentualen Anteil der maximal möglichen Wassermenge. Als Verarbeitungsfeuchte wird dagegen der maximale Feuchteanteil im Material bezeichnet, bei dem die Qualität der späteren Erzeugnisse nicht beeinträchtigt wird.

Um ein Material zu trocknen, muss also lediglich die Feuchtigkeit entzogen werden. Aber ganz so einfach ist es nicht, denn das Granulat selbst darf dabei natürlich nicht beschädigt werden.  Durch erhöhte Temperaturen wird die Diffusion des Wassers aus dem Granulatkern in die Luft in Gang gesetzt. Die Geschwindigkeit, mit der die Luft das Wasser aus dem Material aufnimmt, ist vom Granulat abhängig.  Außerdem muss die das Trockengut umgebene Luft selbst nur einen geringen Wassergehalt haben.

 

Trocknungsarten

Das Trocknen von Kunststoffgranulaten erfolgt in der Regel durch Konvektions- oder Strahlungstrockner.

Konvektionstrocknen

Typische Vertreter des Konvektionstrocknen sind Warm- oder Trockenlufttrockner. Hier wird Wärmeenergie durch Luft in das zu trocknende Material eingebracht, so dass die Feuchtigkeit aus dem Material und nach außen abtransportiert wird. Warmlufttrockner können nur für nicht-hygroskopische Materialien eingesetzt werden. Durch das Erwärmen des Materials wird lediglich die Oberflächenfeuchte abtransportiert. Beachtet werden muss auch, dass Warmlufttrockner mit Umgebungsluft arbeiten und somit die aktuelle Umgebungsfeuchte und Temperatur berücksichtigt werden müssen.

Trockenlufttrockner können dagegen bei allen Kunststoffen eingesetzt werden. Entfeuchtete, warme Luft wird durch das Granulat geströmt, wodurch die Feuchtigkeit entzogen wird.

Strahlungstrocknen

Ein typischer Vertreter des Strahlungstrocknens ist der Infrarot-Trockner. Elektromagnetische Wellen erwärmen durch ihre Energie das zu trocknende Material, so dass die austretende Feuchtigkeit durch einen Luftstrom nach außen transportiert werden kann. Hier ist zu beachten, dass die Eindringtiefe der Strahlung in das Granulat nur sehr gering ist.