Feuchte im Granulat ist eine der häufigsten, aber oft unterschätzten Fehlerquellen in der Kunststoffverarbeitung. Bereits geringe Wassergehalte im Bereich weniger Hundertstel Prozent können im Spritzgieß- oder Extrusionsprozess zu Hydrolyse, Schaumbildung, Oberflächenfehlern und mechanischen Einbußen führen. Betroffen sind vor allem hygroskopische Thermoplaste wie Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) sowie thermoplastisches Polyurethan (TPU). Aber auch nicht-hygroskopische Materialien können Oberflächenfeuchtigkeit anlagern, die bei falscher Handhabung Probleme verursacht. Trocknungs- und Entfeuchtungsanlagen sind daher ein unverzichtbares Element moderner Kunststoffperipherie.
Die Aufgabe der Trocknung besteht nicht allein darin, Wasser von der Granulatoberfläche zu entfernen, sondern – besonders bei hygroskopischen Werkstoffen – auch das ins Materialgefüge eingedrungene Wasser auszutreiben. Dieser Diffusionsprozess ist zeit- und temperaturabhängig und erfordert definierte, reproduzierbare Prozessbedingungen, die nur durch entsprechend ausgelegte Trocknungsanlagen sichergestellt werden können.
Hygroskopisch oder nicht-hygroskopisch: ein entscheidender Unterschied
Hygroskopische Kunststoffe nehmen Wasser nicht nur an der Oberfläche auf, sondern absorbieren es in ihre Molekülstruktur. Das Wasser lagert sich zwischen den Polymerketten ein und schwächt dort intermolekulare Bindungen. Bei der Verarbeitung in der Schmelze reagiert Wasser mit empfindlichen Bindungstypen – etwa Esterbindungen in PET oder PBT – hydrolytisch und verkürzt die Polymerketten. Die Folge ist ein sichtbarer Abfall der Viskosität sowie ein Verlust mechanischer Eigenschaften im fertigen Bauteil. Bei nicht-hygroskopischen Materialien wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) beschränkt sich die Feuchteaufnahme auf die Oberfläche und ist in der Regel leichter zu beherrschen – dennoch kann auch hier eine Vortrocknung bei bestimmten Rezyklaten oder Compounds sinnvoll sein.
Die materialspezifischen Grenzwerte für den maximal zulässigen Feuchtegehalt vor der Verarbeitung sind in Datenblättern der Rohstoffhersteller angegeben und müssen als verbindliche Prozesskenngrößen behandelt werden. Für PC liegt dieser Wert typischerweise bei unter 0,02 Prozent, für PA 6 bei unter 0,2 Prozent. Das Unterschreiten dieser Grenzwerte ist Voraussetzung für eine reproduzierbare Bauteilqualität.
Trockenlufttrockner: das Standardverfahren für hygroskopische Kunststoffe
Das heute am weitesten verbreitete Verfahren für hygroskopische Materialien ist der Trockenlufttrockner auf Basis von Adsorptionstrocknern. Dabei wird Umgebungsluft über ein Trocknungsmittel – in der Regel Molekularsieb (Zeolith) – geleitet, das der Luft Feuchtigkeit entzieht. Die resultierende Trockenluft weist einen Taupunkt von typischerweise minus 40 bis minus 60 Grad Celsius auf. Diese extrem trockene Luft wird erwärmt und durch den Granulatbehälter (Trichter) geleitet, wo sie die Feuchtigkeit aus dem Material aufnimmt und abtransportiert.
