03/09/2015

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Fränkische Rohrwerke: Neue Prüfmethode zur Qualitätsüberwachung - Vernetzungsgrad von PE-X-Rohren schnell und sicher bestimmen

Hersteller von Kunststoffrohren nutzen bevorzugt vernetzbare Werkstoffe, da die Vernetzung die Qualität des Materials für Trinkwasser- und Gasversorgung sowie Heizungsanwendungen entscheidend verbessert. Auch die Fränkischen Rohrwerke aus dem bayerischen Königsberg setzen seit Jahrzehnten auf diesen Werkstoff, um Systeme und Komponenten für alle Anwendungen in der Heizungs- und Trinkwasserinstallation zu produzieren. Wichtig bei der Serienfertigung ist es, den Vernetzungsgrad des Materials als Qualitätskriterium sicher, exakt und zeitnah bewerten zu können. Die Methode, die bisher für die Prüfung nach DIN EN ISO 10147 angewandt wurde, entsprach nach dem Verständnis des Haustechnik-Spezialisten nicht mehr den Anforderungen der Praxis: "Das bisherige Verfahren ermöglicht nur unvollständige Aussagen zur Güte des Netzes. Außerdem gestaltet sich die Vor- und Nachbereitung der Proben sehr umfangreich und zeitintensiv, sodass der Fertigungsprozess nicht zeitnah bewertet werden kann. Schnelles Eingreifen in die Serienfertigung ist mit dieser Methode nicht möglich", erklärt Ines Heiduk, Leiterin Referat Zulassung/Normung im Bereich Haustechnik der Fränkischen Rohrwerke.

Sichere Ergebnisse durch rheologische Messungen
Deswegen intensivierte das Familienunternehmen die Forschung in seinen Produktionsstätten in Deutschland und entwickelte einen neuen, zeitsparenden Ansatz. Das neue Verfahren ist laut Fränkische mittlerweile in der Praxis erprobt: es ermittelt die rheologischen Kennwerte und wertet sie aus, um die Qualität des Netzes und der Netzpunkte charakterisieren zu können. "Die Nutzung rheologischer Messergebnisse ist eine innovative Prüfmethodik für den Vernetzungsgrad: Sie ist leicht handzuhaben, garantiert eine simple Probenvorbereitung sowie eine unmittelbare Bewertung des Produktionsprozesses mit schnellen Eingriffszeiten", führt Heiduk weiter aus.

Prüfung nahe am Produktionsprozess
Die Vernetzung schafft permanente Netzpunkte zwischen den Polymerketten, wobei sich das vernetzte Polyethylen oberhalb der Schmelztemperatur der Kristallite wie ein Kautschuk verhält. Messungen in diesem Temperaturbereich sind ein direktes Maß für die Zahl der Netzpunkte, sodass der Vernetzungsgrad der silanvernetzbaren Werkstoffe genau ersichtlich ist. "Unsere dynamisch-mechanischen Untersuchungen an einem Rheometer mit elektrisch beheizten Platten waren an den Produktionsprozess angelehnt, die Probenherstellung war also schnell und einfach handzuhaben", erklärt Martin Falk, Mitarbeiter des Referats Zulassung/Normung im Bereich Haustechnik bei Fränkische. Um die Belastbarkeit des neuen Verfahrens zu testen, wurden die Proben gleichzeitig mit der bisher nach der DIN verwendeten Methode untersucht. Außerdem wurden an Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und Wandstärken über einen längeren Zeitraum hinweg beide Charakterisierungs-Methoden parallel angewandt. "So konnten wir das Potenzial der neuen Prüfmethode untersuchen, sie statistisch absichern und weitere Praxis-Erfahrungen sammeln. Weil wir jede Prüfung mit fünf verschiedenen Proben wiederholt und die Resultate statistisch ausgewertet haben, sind die Ergebnisse jederzeit reproduzierbar", erklärt Heiduk.

Praxisnutzen Zeitersparnis
Nach der Auswertung der generierten Daten steht laut Fränkische fest: Rheologische Bewertungen bieten einen alternativen und sicheren Ansatz zur bisherigen Arbeitsweise, um die Materialqualität in der Serienfertigung zu bestimmen. Die Vorteile der neuen Methode im Produktionsalltag seien klar ersichtlich: Die Proben sind gut handzuhaben und einfach vor- und nachzubereiten, da die Prüfung nah am Produktionsprozess erfolgt. Außerdem stehe das Prüfergebnis unmittelbar zur Verfügung, und bei Bedarf können die Verantwortlichen rasch in die Fertigung eingreifen. Denn für die rheologische Prüfung beträgt der Zeitaufwand etwa sieben Minuten, für die herkömmliche Messung nach DIN EN 10147 rund 24 Stunden. Neben der Zeitersparnis und der einfachen Handhabung überzeuge die rheologische Prüfmethode mit weiteren Vorteilen: So lasse sich die Vernetzungsgüte zum Beispiel qualitativ und quantitativ zuverlässiger bewerten.

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