Extrusion 6-2026

Extrusion 6/2026 kompakt 42 ► SKZ – Das Kunststoff-Zentrum Stefanie Grunert, s.grunert@skz.de licht die Technologie die Analyse grö- ßerer Probenmengen im Grammbe- reich, ohne komplexe Vorbereitungs- schritte. Ein wesentliches Hindernis bisheri- ger Systeme lag in der Temperaturbe- grenzung handelsüblicher Benchtop NMR Geräte auf etwa 200 °C. Für viele Anwendungen in der Kunststoff- charakterisierung ist dieser Bereich je- doch nicht ausreichend, da höhere Temperaturen erforderlich sind, um realitätsnahe Verarbeitungsbedingun- gen abzubilden. Messungen unter realistischen Ver- arbeitungsbedingungen : Das im Pro- jekt entwickelte HT NMR System schließt diese Lücke und ermöglicht Messungen bei Temperaturen bis zu 300 °C. „Mit dem entwickelten Benchtop HT NMR kann das Verhalten von Kunststoffen unter realitätsnahen Hochtemperaturbedingungen unter- sucht, und dadurch deutlich präzisere Einblicke in Materialstrukturen ge- wonnen werden“, erklärt Stefanie Grunert, Projektleiterin am Kunststoff Zentrum SKZ. „Der Analyseaufwand wird erheblich reduziert, während die Aussagekraft der Ergebnisse gleich- zeitig steigt.“ Vielseitige Einsatzmöglichkeiten für die Kunststoffindustrie : Zur Validie- rung des Systems wurden sieben pra- xisnahe Anwendungsszenarien im Bereich der Kunststoffe untersucht. Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS haben im For- schungsprojekt „Einsatz von Kern- spinresonanz bei hohen Temperatu- ren zur verbesserten Kunststoffana- lyse (HT NMR)“ erfolgreich ein neuar- tiges Analyseverfahren für Kunst- stoffe entwickelt. Das Hochtempera- tur-NMR-System ermöglicht schnelle und präzise Untersuchungen von Kunststoffen bei Temperaturen bis zu 300 °C – ohne aufwendige Probenvor- bereitung. Damit eröffnet sich der Kunststoffindustrie ein deutlich effi- zienterer Zugang zur Materialcharak- terisierung, Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung. In der modernen Kunststoffherstel- lung und -verarbeitung ist eine prä- zise, zugleich effiziente Analytik entscheidend für die Sicherung von Materialqualität und Wettbewerbsfä- higkeit. Verfahren wie die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) zur Be- stimmung der thermischen Eigen- schaften oder rheologische und mechanische Prüfmethoden liefern zwar etablierte Kennwerte, stoßen in der Praxis jedoch oft an Grenzen. Ins- besondere der hohe Aufwand für die Probenpräparation kostet Zeit und wirkt sich nachteilig auf die Reprodu- zierbarkeit aus. HT-NMR macht Materialveränderun- gen direkt sichtbar : Das im Projekt entwickelte Verfahren basiert auf einem Benchtop Gerät zur Messung der magnetischen Kernspinresonanz (NMR), welches gekoppelt mit einer Heizeinheit ein zeitaufgelöstes Signal zur Molekularstruktur während des Heizprozesses ausgibt. Durch die spe- ziell entwickelte Auswertung dieses Si- gnals, können thermische Einflüsse auf die molekulare Struktur im Mate- rial direkt untersucht werden. Dabei werden insbesondere Erwei- chungseffekte wie Glasübergänge und Schmelzeffekte von Kunststoffen, aber auch Aushärtemechanismen bei Klebstoffen analysiert. Temperaturbe- dingte Veränderungen in Kunststof- fen lassen sich so direkt, schnell und effizient erfassen. Gleichzeitig ermög- Kunststoffanalyse bei hohen Temperaturen Das im Projekt entwickelte Verfahren basiert auf einem Benchtop Gerät zur Messung der magnetischen Kernresonanz (NMR), welches gekoppelt mit einer Heizeinheit ein zeitaufgelöstes Signal während des Heizprozesses ausgibt. Dieses Signal kann in den Rigidity Index umgerechnet und zur stofflichen Charakterisierung verwendet werden (Foto: Daniel Haddad, Fraunhofer IIS) Dabei zeigte sich, dass sich sowohl Materialmischungen zuverlässig iden- tifizieren als auch Schmelzprozesse präzise charakterisieren lassen. Die Methode zeigt auch das Potenzial zur direkten Bestimmung wesentlicher Materialparameter wie zum Beispiel Vernetzungsgrad von PEX und Feuch- tegehalt von Thermoplasten. Auch die Analyse der Aushärtepro- zesse von Klebstoffen mit unter- schiedlichen Härtungsmechanismen (mitunter über einen Zeitraum von mehreren Tagen) konnte erfolgreich durchgeführt werden. Erste Untersu- chungen zur Bestimmung der Kristalli- nität von Kunststoffen unterstrei- chen zusätzlich das breite Anwen- dungsspektrum der Technologie. Die Ergebnisse belegen ein erhebliches Po- tenzial für den industriellen Einsatz. „Mit der HT NMR steht der Kunst- stoffindustrie ein leistungsfähiges Analyseinstrument zur Verfügung, das neue Maßstäbe für die Untersuchung von Materialien unter hohen Tempe- raturen setzt“, so Grunert. „Die Mög- lichkeit, größere Proben schnell, reproduzierbar und ohne aufwendige Präparation zu analysieren, bietet Un- ternehmen einen klaren Wettbe- werbsvorteil im Angesicht gestiegener Anforderungen bei der Qualitätskon- trolle.“