SKZ: Mit der Terahertz-Technologie Schäume inline messen

Schematische Messanordnung des THz-Systems an einer Extrusionsanlage zur Inline-Quantifizierung der wesentlichen Kenngrößen von polymeren Schäumen bestehend aus Rohdichte, Zellgrößenverteilung und Dicke des Extrudats - (Grafik: SKZ).

Die wesentlichen Produkteigenschaften von geschäumten Extrudaten sind die Rohdichte, die Zellgrößenverteilung und die Extrudatgeometrie. Um diese Eigenschaften inline zu quantifizieren, setzt das SKZ seit einiger Zeit die Terahertz-Technik (THz) ein. Dies spart Zeit und Kosten, da keine Offline-Prüfungen notwendig sind. Darüber hinaus ermöglicht die THz-Technik statt Stichproben eine 100-Prozent-Kontrolle.

Das SKZ versteht sich als die Adresse, wenn es um den Einsatz von praxistauglichen, in die Prozesse integrierte Qualitätssicherungsmaßnahmen geht. Die THz-Technologie konnte demnzufolge bereits erfolgreich zur Bestimmung von kunststoffspezifischen Materialeigenschaften wie Füllstoff- oder Feuchtegehalt angewendet werden. Außerdem können Schichtdicken – beispielsweise an Mehrschichtfolien – bis in den µm-Bereich inline und damit direkt produktionsbegleitend quantifiziert werden. Der Vorteil dieser relativ jungen Technologie liegt vor allem in der zerstörungsfreien und berührungslosen Arbeitsweise. Im Vergleich zu Techniken mit Röntgenstrahlung ist die THz-Technik nicht ionisierend und nicht gesundheitsgefährdend.

Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts, das bis zum 31. Mai 2018 läuft, werden extrudierte Polymerschäume verschiedener Hersteller mittels eines am SKZ entwickelten Demonstrators unter Inline-Bedingungen untersucht. Die THz-Messdaten werden parallel zur Messung angezeigt und in Echtzeit ausgewertet (siehe Grafik). Damit kann die Geometrie sowie die Rohdichte des extrudierten Schaumes inline quantifiziert werden. Die Rohdichte steht dabei in direktem Zusammenhang mit dem Volumenanteil an Luftzellen. Außerdem sind die Ergebnisse hinsichtlich der Quantifizierung der Zellgrößenverteilung nach SKZ-Angaben vielversprechend. Im Gegensatz zur Ultraschalltechnologie können demnach auch die Materialeigenschaften und die Dicke voluminöser Schaumschichten in extrudierten Rohren charakterisiert werden. Als Referenzmethode wurde die Computertomografie genutzt, deren Ergebnisse mit denen der THz-Untersuchungen übereinstimmen.

Interessierte Unternehmen sind eingeladen, sich kostenfrei an dem laufenden Projekt zu beteiligen, um dieses nach ihren Bedürfnissen mitzugestalten.

Das Vorhaben 19127 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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