Feuer fangen im Plastic-Labor

16.04.2012

Alexander-von-Humboldt-Schüler absolvieren ein Industriepraktikum im Technikum und im Labor von ALBIS PLASTIC

Keine Sachbeschädigung

Kunststoff zerschneiden, verbrennen und zerschlagen. Was nach einer ziemlich üblen Begegnung mit Hooligans klingt, ist ein Industriepraktikum unter Aufsicht von ziemlich friedvollen Lehrerinnen. Chemielehrerin Petra Schrick und ihre Kollegin Dagmar Grimm vom Alexander-von-Humboldt-Gymnasium sind mit fünf Schülerinnen und fünf Schülern zu Gast bei ALBIS PLASTIC. Das mittelständische Unternehmen hat sich auf die Veredelung von thermoplastischen Kunststoffen spezialisiert. Aber bevor eine neue Lieferung die Produktionshallen verlässt, wird sie im Labor überprüft. Etwa auf ihre Dichte, das Brandverhalten oder die Stabilität.

Spröde oder Zäh

Leon legt ein Kunststoffstäbchen unter den Hammer, dann gibt er den Wert „null Prozent“ in den Rechner ein und drückt den Auslöseknopf. Ein fünf Joule schwerer Pendelhammer saust auf die Probe nieder und trifft sie in der Mitte zwischen beiden Aufladeflächen. Es scheppert, der Rechner gibt einen Piepton von sich und die Probe verschwindet im Auffangkasten. Ziemlich verbogen, aber ungebrochen. „Er hat ihn nicht durchgehauen“, wundert sich Aaron. „Nein, das ist auch richtig“, erklärt Prüfcentermitarbeiter Tino Mantaj. „Das ist ja auch die Probe ohne Glasfaser“, ergänzt Leon. „Genau, da ist nichts Störendes in der Matrix drin, dafür PC und das ist zäh“, so Tino Mantaj.

Feuer fangen im Plastic-Labor
Feuer fangen im Plastic-Labor
Feuer fangen im Plastic-Labor
Feuer fangen im Plastic-Labor

Schlagkräftige Versuche

PC steht in diesem Falle weder für Prüfcenter, noch für Personal Computer, sondern für den Kunststoff Polycarbonat. Die Probe, die Leon unter den Hammer gebracht hat, ist ein PC-ABS-Gemisch, wie es häufig in der Geräte- und Automobilindustrie zum Einsatz kommt. ABS ist ein Kunststoff, den man besser verarbeiten als aussprechen kann (Acrylnitril-Butadien-Styrol).  Polycarbonat gilt als besonders formstabil. Wie schlagzäh nun die PC-ABS-Verbindung im Vergleich zu Varianten mit 10-, 15- oder 30prozentigem Glasfaseranteil ist, wollen Leon, Aaron und Stefan im Pendelhammerversuch überprüfen.

Krafteinsatz im Labor

Einen Laborraum weiter versuchen Eric und Sebastian ein Stück PC-ABS-Verbindung aus einem Probekörper herauszuschneiden. Was bei dem zähen Kunststoff ein ziemlicher Kraftakt ist. Nachdem die Schüler das Gewicht des Körpers in der Luft bestimmt haben, legen sie ihn in eine Ethanollösung und messen erneut: „Das Gerät berechnet aus dem Gewicht und aus dem Volumen, das der Stoff verdrängt, die Dichte“, erklärt Eric. Das Ergebnis vergleichen die beiden Nachwuchslaboranten mit Proben aus reinem PC und reinem ABS.

Feuer fangen im Plastic-Labor
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Aktivität und Geduld

Diese und weitere Versuche haben die Mädchen längst hinter sich gebracht. Sie waren im Labor aktiv, während die Jungen das Technikum, das Bindeglied zwischen Entwicklung und Großproduktion besuchten. Nach der Mittagspause tauschen die Gruppen und nun erfahren die Mädchen, wie kleine Mengen Granulat am Extruder produziert oder wie neue Verfahren an der Spritzgussmaschine optimiert werden. Hier und da dürfen die Schülerinnen auch selbst Hand anlegen: „Halt, erst abwarten bis der Zyklus vorbei ist“, ruft Extruderfahrer Thomas Böhl, als Jennifer ein Formteil mit herunterhängenden Kunststofffäden aus der Maschine holt.

Überstunden für die Schüler

Auch wenn der verflüssigte Kunststoff abgekühlt wird und sich der Spritzling verfestigt, wird noch weiterer Kunststoff nachgedrückt, erklärt Thomas Böhl. „Sonst schwindet der Kunststoff zu stark und es kommt zu Fehlern.“ Egal, welches Missgeschick passiert, der Extruderfahrer bleibt freundlich. Selbst den eigenen Dienstschluss nimmt er nicht so wichtig und beantwortet noch weitere Fragen: „Ich freue mich über das Interesse der Gruppe.“

Erkenntnisse und neue Fragen

Ein Stockwerk tiefer im Prüfcenter legt Stefan einen weiteren Kleinstab mit einem 15prozentigem Glasfaseranteil auf die Vorrichtung, füllt das Online-Formular aus und löst den Pendelhammer:  Es folgen ein schnittiges Klirren, das Surren des Rechners und Kunststoffteile, die durch die Gegend hüpfen. „Uiii, das ging richtig weit“, sagt Stefan. Obwohl die Glasfaser den Kunststoff fester und steifer macht, wird er auch spröder: Das Material bricht in zwei Teile. Die Schnittstelle wird umso rauer, je höher der Glasfaseranteil wird. Aber was bedeutet das für die Schlagzähigkeit des Materials?

Rezepturen geben Antworten

Um diese Frage zu beantworten, dürfen die Schüler die Druckprotokolle mit nach Hause nehmen. Diese geben Auskunft über die Auslenkung des Pendels und damit über die Energie, die der Prüfstab bei dem Schlag aufgenommen hat.  Tatsächlich sinkt der Energiewert je höher der Glasfaseranteil im Kunststoff wird, nur bei 30igen Anteil steigt er wieder an: „Kurioserweise“, findet Tino Mantaj. Der Prüfcentermitarbeiter bezeichnet die Glasfaser als Störmodule und vermutet, dass bei der letzten Probe ein Zusatzstoff, ein sogenannter Schlagzähmodifier, die Wirkung verändert habe. „Dazu müsste man die Rezepturen kennen.“ 

Theorie, Datenerhebung und Auswertung

Nach dem Rezept werden die Schüler Diplomchemikerin Bernadeta Röske fragen, die sie in der Analytik betreut hat. Anschließend werden sie die Daten in Gruppenarbeit auswerten und die Ergebnisse im Seminar präsentieren. Und das eine oder andere Rätsel lösen: Wie Glasfasern, die zur Verstärkung der Kunststoffe genutzt werden gleichzeitig die Porosität steigern oder ob es einen linearen Zusammenhang zwischen dem Glasfaseranteil und der Sprödigkeit gibt, beispielsweise. „Wir zeigen den Schülern, wie man prüft“, erklärt Bernadeta Röske. „Die Auswertung der Daten sollen sie selbst übernehmen.“ Theorie im Unterricht, Datenentnahme in der Praxis, Auswertung in Gruppenarbeit – es ist ein Lernprozess zwischen Schule und Industrie, der Hand in Hand geht.

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