Temperierter Zylinder

Der temperierte Zylinder ist eine kritische Komponente eines Polymer-Schmelzindex- (MFI-) Prüfgeräts. Es handelt sich um eine zylindrische Kammer, typischerweise aus hochwertigem Stahl, die dazu dient, eine präzise Menge Polymergranulat aufzunehmen und zu schmelzen. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Polymerprobe auf einer spezifischen, gleichmäßigen Temperatur zu halten (gemäß Prüfnormen wie ASTM D1238 oder ISO 1133), um eine konsistente Schmelzviskosität zu gewährleisten, bevor das Material durch eine genormte Düse unter definierter Last zur Durchflussmessung extrudiert wird.

Der Zylinder wird aus Materialien wie Edelstahl (z. B. 316L) oder Hochtemperaturlegierungsstahl gefertigt und ist für wiederholte thermische Zyklen und abrasive Polymerschmelzen ausgelegt. Wichtige Dimensionsparameter umfassen einen Innendurchmesser von 9,5–12,7 mm und eine Länge von 150–200 mm gemäß ISO 1133. Der Arbeitstemperaturbereich liegt zwischen 50–400 °C, mit einer Temperaturgenauigkeit von ±0,2 °C und einer Gleichmäßigkeit von ±0,5 °C entlang der Länge und des Umfangs. Die Heizleistung beträgt typischerweise 300–600 W, ausreichend für schnelles Aufheizen und Erholung. Die Temperaturmessung erfolgt über ein PT100-Platin-Widerstandsthermometer der Klasse A (IEC 60751).

Die Materialspezifikationen können Warmarbeitsstahl X40CrMoV5-1 (DIN 1.2344) mit einer Oberflächenhärte von 48–52 HRC (DIN EN ISO 6508) und einer Oberflächenrauheit von Ra 0,2–0,4 µm (ISO 4287) umfassen, um die Schmelzhaftung zu reduzieren. Der Zylinder ist für einen Betriebsdruck von 1,0–1,6 MPa ausgelegt. Der Isolationswiderstand beträgt ≥100 MΩ bei 500 V Gleichspannung (IEC 60243) für elektrische Sicherheit. Das Gewicht liegt je nach Größe und Heizelementen zwischen 5–10 kg.

Diese Werte dienen als Referenzbereiche; die tatsächlichen Spezifikationen müssen mit dem Hersteller oder Lieferanten für das jeweilige Modell und die Anwendung bestätigt werden. Die aufgeführten Normen sind Beschaffungs- und Verifizierungsreferenzen und implizieren keine Zertifizierung oder Konformität eines bestimmten Produkts.

Der Zylinder wird durch externe Heizelemente (z. B. Bandheizer) beheizt, und die Temperatur wird präzise überwacht und durch einen PID-Regler über einen in oder nahe der Zylinderwand eingebetteten Thermoelement-Sensor geregelt. Dies schafft eine stabile, gleichmäßige thermische Umgebung, um die Polymerladung vollständig ohne Degradation zu schmelzen, wodurch die rheologischen Eigenschaften der Schmelze für eine genaue Fließindexbestimmung konsistent bleiben.