Schnelle Rohstoffkontrolle: Auf die Monomere kommt es an

Über 300 Millionen Tonnen Kunststoffe werden weltweit jährlich hergestellt, meist aus fossilen Ressourcen. Nachwachsende Rohstoffe gewinnen aber immer mehr an Bedeutung. Egal ob aus Erdöl, pflanzlichen oder biotechnisch gewonnenen Ausgangsmaterialien: Die Analytik der Rohstoffe spielt eine Schlüsselrolle, denn Verunreinigungen am Anfang der Wertschöpfungskette beeinflussen die Qualität der Endprodukte.

Kunststoffe sind Makromoleküle aus aneinander gereihten Einzelbausteinen, den Monomeren. Die Verkettungsreaktion, auch Polymerisation genannt, ist generell anfällig gegenüber Verunreinigungen. So kann schon wenig Wasser zum unerwünschten Kettenabbruch führen. Mit Analyzern, basierend auf der Karl-Fischer-Titration, lässt sich der Wassergehalt der Monomere bestimmen.

Anorganische Verunreinigungen wie Eisen müssen ebenfalls kontrolliert werden, denn selbst Spuren davon fungieren als Katalysatoren und stören den angestrebten Prozessverlauf. Problematisch ist das zum Beispiel bei der Herstellung von Polyurethan aus Ethylenglycol. Hier bietet sich die Messung der Eisengehalte per Voltammetrie an, eine einfach durchzuführende elektrochemische Methode ohne Probenvorbereitung. Die ebenfalls kritischen Alkalimetalle Natrium und Kalium wiederum lassen sich parallel und schnell per Ionenchromatographie bestimmen.

Unerlässlich ist zudem die Charakterisierung der Monomere. Die Bestimmung der Zahl der funktionellen Gruppen – wie der Säure-, Hydroxyl- und Isocyanatgruppen – spielt dabei eine entscheidende Rolle. Sie erfolgt mit automatisierten Systemen für die potentiometrische Titration oder mit der Nahinfrarot-Spektroskopie. Qualitätseinbußen durch Lagerung und Transport lassen sich so nachweisen. Spektroskopisch erkennt man, ob in dem Monomer eine verfrühte Teilpolymerisation oder Dimerisierung stattgefunden hat. Auch zugesetzte Stabilisatoren, die solche Reaktionen verhindern, lassen sich so bestimmen.

In der Eingangskontrolle von Rohstoffen setzt sich die Raman-Spektroskopie immer mehr durch: Praktische Handgeräte liefern in wenigen Sekunden Gewissheit, dass es sich bei dem gelieferten Material tatsächlich um das bestellte handelt.

Kurzum: Mit relativ wenig Aufwand lassen sich am Anfang der Lieferkette Probleme erkennen und beheben, die ansonsten im weiteren Verlauf zu Fehlproduktionen und hohen Kosten führen sowie die Sicherheit des Prozesses gefährden könnten.