HydroTracer HT3 - Messgenauigkeit in der Praxis

Oft ist nicht auf den ersten Blick klar, wie genau die Messergebnisse des HydroTracer HT3 tatsächlich sind. Im Datenblatt findet sich lediglich die Angabe zur absoluten Messgenauigkeit in mg Wasser (H₂O) – und diese hängt sowohl vom Messbereich als auch vom Verhältnis zwischen Probenmenge und gemessener Wassermenge ab.

Der HydroTracer liefert die Messergebnisse in drei Formaten:

• Relativer Wassergehalt in %

• Relativer Wassergehalt in ppm

• Absolute Wassermenge in mg

Für die Praxis interessiert den Anwender meist vor allem der relative Wassergehalt in % oder ppm, da dieser Wert entscheidend ist, um zu beurteilen, ob ein Material z. B. weiter getrocknet werden muss oder es direkt verarbeitet werden kann. Besonders im Grenzbereich, wenn entschieden werden muss, ob ein Material einsatzbereit ist oder nicht, liefert die Kenntnis der Messgenauigkeit wertvolle Unterstützung.

Für die Toleranzangabe bezogen auf den relativen Wassergehalt ist es jedoch notwendig, neben der im Datenblatt angegebenen absoluten Messgenauigkeit (in mg H₂O) auch die Probenmenge und den absolut gemessenen Wassergehalt zu berücksichtigen.

Ein Beispiel verdeutlicht den Zusammenhang:
Bei Polyphenylensulfid (PPS) mit einer konstant angenommenen Restfeuchte von 0,04 % (400 ppm) ergibt sich bei variierender Probenmenge folgende Toleranz:

Erkenntnis: Je größer die Probenmenge, desto geringer fällt die Messunsicherheit in ppm aus – auch wenn die absolute Messgenauigkeit in mg H₂O konstant bleibt. In der Praxis hat sich für die meisten technischen Kunststoffe eine Probenmenge von 5 bis 10 g als optimaler Kompromiss zwischen handlicher Probengröße und hoher Messpräzision bewährt.

Anhand mehrerer realer Anwendungsbeispiele wird im Folgenden gezeigt, welche Messgenauigkeiten mit dem HydroTracer HT3 unter praxisnahen Bedingungen tatsächlich erreichbar sind und in welchen Größenordnungen sich die Messwerttoleranzen bewegen.

Ein Kunde meldete Qualitätsprobleme bei Spritzgussteilen aus Polyamid 6 mit 30 % Glasfaseranteil (PA6 GF30). Die fertigen Bauteile zeigten Schlieren und weiße Flecken, was auf mögliche Abweichungen im Material oder im Verarbeitungsprozess hindeutete.
Um die Ursache zu identifizieren, beauftragte der Kunde einen lokalen Dienstleister für Prozesstechnik, der die gesamte Prozesskette überprüfte – einschließlich der Feuchtemessung an verschiedenen Trocknungs- und Materialbereitungsstationen.

Die Abbildungen oben zeigen die einzelnen Stationen an denen gemessen wurde.

Erläuterung der Messstellen:

1. Station 1 – Adsorptionstrockner im Anlieferungszustand:
   Das Adsorptionstrockner dient dazu, das Material nach Anlieferung mit der entsprechenden Anlieferungsfeuchte auf einen definierten Trockenheitsgrad zu bringen. Eine Probe direkt nach dem Trockner zeigte, dass das Granulat nahezu trocken war.

2. Station 2 – Offener Vorratsbehälter:
   Nach der Trocknung wurde das Material in einen offenen Vorratsbehälter gefüllt, der in unmittelbarer Nähe der Spritzgussmaschine stand. Die Messung hier zeigte einen deutlichen Anstieg der Restfeuchte, was darauf hinweist, dass selbst kurze Lagerzeiten in offenen Behältern die Feuchtigkeit erheblich erhöhen können.

3. Station 3 – Heißlufttrocknerauslass:
   Das Material wurde direkt vor der Verarbeitung erneut getrocknet, diesmal im Heißlufttrockner an der Spritzgussmaschine. Die gemessene Restfeuchte war reduziert, lag jedoch über dem Ausgangswert aus Station 1.

Hinweis:
Die hier dargestellte Prozessanordnung wird im Zusammenhang mit den Erläuterungen zur Messgenauigkeit des HydroTracer HT3 nicht bewertet oder kommentiert.

Fazit:
Die Messungen zeigen einen deutlichen Anstieg der Restfeuchte nach der Zwischenlagerung im offenen Vorratsbehälter sowie eine anschließende Reduktion durch den Heißlufttrockner. Entscheidend ist, dass die Unterschiede zwischen den einzelnen Messpunkten jeweils klar über den angegebenen Messtoleranzen liegen. Damit ist sichergestellt, dass die gemessenen Abweichungen eindeutig auf tatsächliche Änderungen des Feuchtegehalts im Material zurückzuführen sind.

Bei der Herstellung von PET-Preforms (Spritzguss für Blasflaschen) ist eine sehr niedrige Restfeuchte im Material entscheidend. Empfohlen wird ein Wert von ≤ 0,005 % (50 ppm) vor der Verarbeitung.
Wird diese Grenze überschritten, treten typische Fehler wie Farbveränderungen (Vergilbung, Trübung) oder Oberflächenfehler wie Schlieren, Blasen und matte Stellen auf. Solche Defekte beeinträchtigen nicht nur die Optik, sondern auch die mechanischen und Barriereeigenschaften der späteren Flaschen.

Gerade bei PET mit Rezyklatanteil ist eine zuverlässige Feuchtekontrolle besonders wichtig, da Schwankungen in der Ausgangsfeuchte häufiger auftreten.

Für diesen Anwendungsfall wurden Mehrfachmessungen an verschiedenen Produktionslinien durchgeführt. Um den Einfluss der Umgebungsfeuchte zu minimieren, wurden alle Proben in vortrockneten, luftdichten Behältern zwischengelagert und erst unmittelbar vor der Messung geöffnet.
Hinweis: Eine korrekte Probennahme ist entscheidend für reproduzierbare und aussagekräftige Ergebnisse. Detaillierte Tipps und bewährte Vorgehensweisen dazu finden Sie im Beitrag Probennahme von Kunststoffgranulaten.

In der Abbildung ist ein speziell angefertigter Probenbehälter zu sehen, der für die Zwischenlagerung der Probe genutzt wurde. Solch ein spezieller Behälter ist aber nicht unbedingt nötig – im Laborhandel gibt es auch günstige, gut verschließbare Alternativen.

Ergebnisse der Feuchtemessungen

Gesonderte Messungen an feuchtem Material (Maschine 106, ungetrocknet):

Die Messergebnisse zeigen deutlich den Einfluss der Probenmenge auf die erzielbare Messgenauigkeit. Bei kleineren Proben von etwa 10 g liegen die Toleranzen im Bereich von ±14 ppm, während sich dieser Wert bei 20 g auf ±7 ppm und bei über 30 g auf ±4–5 ppm verbessert. Größere Probenmengen führen zu stabileren und reproduzierbareren Ergebnissen.

Erkenntnisse aus Anwendungsfall 2:

• Messtoleranzen abhängig von der Probenmenge:

  • 10 g → ca. ±14 ppm

  • 20 g → ca. ±7 ppm

  • 30 g → ca. ±4–5 ppm

• Größere Probenmengen verringern die Messunsicherheit und ermöglichen eine präzisere Feuchtebestimmung.

• Empfehlung für sehr niedrige Feuchten: Für Anwendungsfälle, bei denen Restfeuchten unter 50 ppm sicher nachgewiesen werden sollen, sind Probenmengen von ca. 30 g zu empfehlen.

• Messdauer: Durchschnittlich rund 14–15 Minuten, unabhängig von der Probenmenge – gut geeignet für schnelle Routineprüfungen in Labor und Produktion.

• Erkennung von Abweichungen: Bereits eine einzelne Messung erlaubt eine eindeutige Feststellung ungewöhnlicher Restfeuchten.