DE19817856A1

DE19817856A1 - Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischem Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE19817856A1
Application number: DE1998117856
Authority: DE
Inventors: Manfred Buettcher; Klaus Schultheis; Gerhard Schwarz
Original assignee: Grundig AG
Current assignee: Grundig AG
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: DE19817856B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischem Kunststoffmaterial. Hierzu wird aus thermoplastischem Kunststoffmaterial eine Testplatte unter Verwendung einer Spritzgußmaschine und einer Spritzgußform hergestellt. Die Testplatte weist eine vorgegebene Form, Dicke und Größe auf. Anhand dieser Testplatte wird die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit des Materials ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterial. Bereits heute nehmen beispielsweise Hersteller von Geräten der Unterhaltungselektronik Altgeräte von Kunden zurück, um eine umweltfreundliche Gerätestillegung zu ermöglichen. Diese zurückgenommenen Geräte, die aus einer Vielzahl verschiedener Materialien zusammengesetzt sind, werden fachgerecht zerlegt, so daß die verschiedenen Materialien voneinander getrennt werden können. Diese verschiedenen Materialien werden dann teilweise entsorgt und teilweise wiederverwertet. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt, aus Kunststoffteilen alter Fernseh-, Radio- und Videorecordergehäuse Kugelschreiber herzustellen, wobei zunächst aus den alten Kunststoffteilen Kunststoffmahlgut gewonnen und dieses dann zum gewünschten neuen Produkt weiterverarbeitet wird. Diese Art von Recycling zeichnet sich grundsätzlich dadurch aus, daß die Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen, die bei der Wiederverwertung an das Kunststoffmaterial zu stellen sind, weit niedriger sind als bei der originären Verwendung als Gehäuseteil, so daß die Auswahl des Kunststoffmaterials im allgemeinen keine großen Schwierigkeiten bereitet.

Soll hingegen eine originäre Wiederverwertung des Kunststoffmaterials als Gehäuseteil erfolgen, dann muß sichergestellt sein, daß die aus dem wiederverwerteten Kunststoffmaterial hergestellten Kunststoffteile insbesondere Gehäuseteile, die erforderlichen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen erfüllen. Insbesondere muß gewährleistet sein, daß die mechanische Belastbarkeit des Kunststoffes, insbesondere des Kunststoffgehäuses, den Anforderungen genügt. Andernfalls kann es dazu führen, daß das Material beim Verarbeiten bricht oder das aus dem Material hergestellte Gehäuse bei der späteren Weiterbearbeitung den mechanischen Belastungen nicht standhält.

Die Überprüfung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffmaterial erfolgt nach dem bekannten Stand der Technik wobei spezielle Prüfmuster in Form von Kunststoffstangen oder konusförmigen Stäben hergestellt und beispielsweise nach dem CAMPUS-Standard (Computer Aided Material Preselected Standard) bewertet werden. Nachteilig hierbei ist, daß zunächst die zu prüfenden Materialien in die vorgeschriebenen Formen gebracht werden müssen. Dies erfolgt durch eine extrem zeitaufwendige und sorgfältige Probenvorbereitung, da andernfalls beim Herstellen der Prüfmuster, beispielsweise beim Heraussägen oder Herausstanzen der Prüfmuster, Materialveränderungen auftreten können. Die Proben müssen sehr sorgfältig und zeitaufwendig vorbereitet werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt werden können, so daß eine einfache und kostengünstige Bestimmungsmöglichkeit der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterial ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß der Wiederverwerter vom jeweiligen Lieferanten zunächst nur eine kleine Menge an Kunststoffmahlgut anfordern kann. Diese kleine Menge Kunststoffmahlgut wird im Haus des Wiederverwerters zur Herstellung einer charakteristischen Testplatte mittels einer Spritzgußmaschine verwendet. Anhand dieser Testplatte kann der Wiederverwerter die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes überprüfen. Liefert diese Überprüfung ein positives Ergebnis, kann der Wiederverwerter vom Lieferanten die dort vorhandene Restmenge an Kunststoffmahlgut anfordern. Hat die Überprüfung hingegen nicht das gewünschte Ergebnis, dann verbleibt das restliche Kunststoffmahlgut beim Lieferanten, der sich dann nach einem anderen Abnehmer umsehen muß. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß im Hause des Wiederverwerters keine großen Mengen unbrauchbaren Kunststoffmahlguts zwischengelagert und vom Wiederverwerter entsorgt werden müssen. Weiterhin ist auf diese Weise eine Erfassung der mechanischen Eigenschaften des jeweiligen Kunststoffmahlgutes möglich. Eine Qualifizierung kann vorgenommen werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beispielhaften Erläuterung der Erfindung anhand der Figuren.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Testplatte nach einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung.

Die Erfindung bietet beispielsweise einem Kunststoffhersteller oder einem Gehäusehersteller die Möglichkeit, Kunststoffe und daraus hergestellte Gehäuse im Rahmen oder vor einer Großserienfertigung auf Materialeigenschaften zu prüfen.

Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Testplatte ist in der Fig. 1 gezeigt. Die gezeigte Testplatte besteht aus einem rechteckigen Grundkörper G, dessen aus der unteren Darstellung von Fig. 1 ersichtlichen Höhe H wesentlich kleiner ist als die Länge H und die Breite B des Grundkörpers G. Die Testplatte weist eine sich kreisförmig um den Angußbereich A erstreckende Überhöhung Ü auf.

Zur Herstellung der Testplatte mittels einer Spritzgußmaschine wird zunächst das angelieferte Kunststoffmahlgut mehrere Stunden lang bei vorzugsweise 80° im Trockenofen getrocknet. Anschließend wird das getrocknete Kunststoffmahlgut bei einem vorgegebenen ersten Temperaturprofil von beispielsweise 240°C plastifiziert. Nach diesem Plastifiziervorgang erfolgt ein Einspritzen des Materials in die Spritzgußform an einer Stelle, die in der Fig. 1 gezeigten Angußstelle A entspricht. Dieses Einspritzen erfolgt mit einer vorgegebenen ersten Materialeinspritzgeschwindigkeit von beispielsweise 100 mm/sek.

Eine Beurteilung und Erfassung der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes anhand der hierdurch erzeugten Festplatte erfolgt wie folgt:
Die Testplatte wird plan-parallel zwischen zwei Aufnahmematrizen in eine Vorrichtung eingespannt. Diese Vorrichtung weist einen Stößel mit definierten Abmessungen für Durchmesser und Länge auf, welcher am oberen Bereich halbkugelförmig abschließt. Dieser Stößel wird von unten an die Testplatte herangeführt und mit einer vorgegebenen Tiefungsgeschwindigkeit in die Testplatte, welche mit einer vordefinierten Probenhaltungskraft in der Vorrichtung gehalten wird, an die Testplatte herangeführt. Mit vorgenannter Tiefungsgeschwindigkeit dringt der Stößel in die Testplatte ein. Dieser Vorgang wird an zwei Stellen der Platte durchgeführt, an den Stellen X1 und X2. Diese Stellen befinden sich mittig zur Breite der Testplatte. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand von 60 mm bzw. 100 mm für die Punkte X1 und X2 vom Angußpunkt A ergeben. Das Eindringen des Stößels mit definierter Tiefungsgeschwindigkeit wird beendet, sobald ein erster sicht- bzw. hörbarer Anriß im Kalottenbereich oder an anderer Eindringstelle des Stößels der Testplatte ergibt. Der Erkennung des Anrisses erfolgt über eine Sensoreneinheit. Diese Sensoreneinheit überwacht die Testplatte optisch und/oder akustisch auf Anrisse. Sobald ein Anriß detektiert wird, wird der Tiefungsvorgang gestoppt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung überwacht die Sensoreneinheit zugleich die Druckkraft des Stößels beim Eindringen in die Testplatte. Im Falle eines Anrisse verringert sich die Stößelkraft. Dies erfaßt die Sensoreneinheit und stoppt den Tiefungsvorgang.

Von einer Steuereinheit wird der Weg, den der Stößel bis zum Anriß in die Testplatte zurückgelegt hat, der sogenannte Tiefungsweg erfaßt. Der Tiefungsweg wird an den Eindringstellen X1 und X2 ermittelt. Aus diesen beiden Werten wird ein Mittelwert gebildet. Anhand dieses Mittelwertes wird von der Steuereinheit die Zugfestigkeit und die Biegefestigkeit über eine Umwertung errechnet.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials dadurch gekennzeichnet, daß aus dem thermoplastischen Kunststoffmaterial eine Testplatte unter Verwendung einer Spritzgußmaschine und einer Spritzgußform, vorgegebener Form, Dicke und Größe angefertigt wird und daß anhand dieser Testplatte die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit des Materials ermittelt wird.

2. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Testplatte in eine Haltevorrichtung mit einer voreingestellten Haltekraft eingespannt wird,
- daß ein Stößel mit einer Rundung am oberen Ende an mindestens einer definierten Stelle von unten an die Testplatte herangeführt wird,
- daß der Stößel mit einer definierten Tiefungsgeschwindigkeit in die Testplatte eindringt,
- daß die Eindringtiefe des Stößels in die Testplatte erfaßt wird,
- daß der Stößel in die Testplatte eindringt, bis ein Anriß der Testplatte erfolgt.

3. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anriß der Testplatte mittels einer Sensoreneinheit erfaßt wird.

4. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Testplatte von der Sensoreneinheit visuell und akustisch auf Anrisse überwacht wird.

5. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren an den Stellen (X1) und (X2) der Testplatte durchgeführt wird.

6. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Eindringtiefe des Stößels in die Testplatte an den Stellen (X1) und (X2) der Mittelwert gebildet wird.

7. Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffmaterials nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, anhand der gemittelten Eindringtiefen über Formeln die Zugfestigkeit und die Biegefestigkeit des Kunststoffmaterials umgewertet wird.