Neben dem Schmelzdurchfluss ist die Dichte der wichtigste Parameter, um die Eigenschaften von Polyethylen (PE)-Werkstoffen zu beschreiben. PE-Steifigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit nehmen mit zunehmender Dichte zu. Es gibt verschiedene Testmethoden für die Dichte in PE – die gebräuchlichste ist die Dichtebilanz, die Messung des Auftriebs in einer Flüssigkeit (ASTM D792). Dieser Test ist einfach durchzuführen, aber die Methode enthält eine Vielzahl von Messfehlerquellen, wie z. B. Probenfixierungskorrekturen, Temperaturänderungen oder Luftblasen innerhalb der Probenpellets.

Eingeschlossene Luftblasen, die sich bei der Herstellung von Polymerpellets bilden, führen bei der Messung mit der Auftriebsmethode zu niedrigeren Dichtewerten. Im Gegensatz dazu ist die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) eine schnelle Analysetechnik, die nur einen geringen Einfluss auf den Dichtemessfehler zeigt, wenn Luftblasen im Probenmaterial vorhanden sind.

29 verschiedene Polyethylenproben mit unterschiedlicher Dichte wurden auf dem Metrohm NIRS DS2500 Solid Analyzer (Abbildung 1) sowie mit der in ASTM D792 beschriebenen Auftriebsmethode gemessen. Alle Messungen am DS2500 Solid Analyzer wurden in Rotation durchgeführt, um die Teilprobenspektren zu mitteln. Dieser Aufbau mit dem DS2500 Großprobenbecher reduziert Einflüsse aus der Partikelgrößenverteilung der Polymerpellets. Die Datenerfassung und Vorhersagemodellentwicklung erfolgte mit dem Softwarepaket Vision Air Complete.

Die erhaltenen Vis-NIR-Spektren (Abbildung 2) wurden verwendet, um ein Vorhersagemodell für die Dichtewertbestimmung in PE-Pellets zu erstellen. Um die Qualität des Vorhersagemodells zu überprüfen, wurden Korrelationsdiagramme erstellt, die die Korrelation zwischen der Vis-NIR-Vorhersage und den vom Lieferanten erhaltenen primären Methodenwerten darstellen (Abbildungen 3–4).