Extrusion 4-2020

Prüftechnik – Aus der Forschung Können Terahertz-Wellen Gelpartikel in Kunststoffschmelzen detektieren und den Aufschmelzgrad charakterisieren? Diesen Fragen geht das SKZ in einem Forschung- sprojekt nach. I m Rahmen einer nachhaltigeren Produktion wird das Thema Recycling immer wichtiger. Ein Nachteil bei der Verwendung von recyceltem Material besteht jedoch im vermehrten Auf- kommen von so genannten Gelpartikeln und ungewissen Auf- schmelzgraden. Dies führt insbesondere bei Verpackungsan- wendungen zu Qualitätsproblemen. Die Definition von Gelpar- tikeln ist dabei nicht eindeutig, denn sowohl unaufgeschmolze- nes Fremd- als auch teilvernetztes Grundmaterial werden als Gelpartikel bezeichnet. Die Prüfung auf Gelpartikel erfolgt bis dato über die Herstellung von Folien oder Platten und einer an- schließenden visuellen Inspektion. Dies ist zeitaufwändig und ermöglicht keine 100%-Kontrolle. Große Ausschussmengen und nur zeitverzögerte Korrekturmöglichkeiten führen zu einer geringen Wirtschaftlichkeit. „Die Terahertz-Technologie (THz) ermöglicht hingegen eine wirtschaftlich sinnvolle 100%-Inline-Kontrolle direkt an der Kunststoffschmelze im Extruder. Die dabei verwendete THz- Strahlung ist im Vergleich zur Röntgenstrahlung nicht ionisie- rend und damit gesundheitlich völlig unbedenklich. Die Prü- fung erfolgt berührungsfrei und ist weitestgehend temperatur- unabhängig“, erklärt SKZ-Wissenschaftler Marcel Mayr. Im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts werden am Kunststoff-Zentrum SKZ die zur Detektion von Gel- partikeln notwendigen THz-Komponenten in einen Extruder in- tegriert. Da Gelpartikel in der Regel einen anderen Aggregatzu- stand (fest) als die umgebende Schmelze (flüssig) und somit zu- sätzliche Grenzflächen aufweisen, wird eine Inline-Detektion ermöglicht. Der Aufschmelzgrad der Kunststoffschmelze wird hingegen durch unterschiedliche Absorptionseffekte messbar gemacht. Werden diese Effekte auf physikalische Wechselwir- kungsmechanismen reduziert und in ein Systemmodell über- Mit Terahertz-Wellen auf der Suche nach Gelpartikeln führt, können Aussagen über den Aufschmelzgrad und vorhan- dene Gelpartikel getroffen werden. Das Projekt ist Anfang März 2020 gestartet und hat eine Lauf- zeit von zwei Jahren. Allen Firmen, die Interesse an einer im Prozess dokumentierten Produktqualität der Kunststoffschmel- ze haben und sich besonders für Gelpartikel und Aufschmelz- grade interessieren, haben die Möglichkeit, kostenlos und un- verbindlich an dieser Entwicklung teilzuhaben. Das Vorhaben mit dem Förderkennzeichen 21044 N wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rah- men des Programms zur Förderung der industriellen Gemein- schaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministeri- um für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Be- schlusses des Deutschen Bundestags gefördert. Das SKZ be- dankt sich für die finanzielle Unterstützung. Das SKZ ist Mitglied der Zuse-Gemeinschaft. Diese ist ein Ver- bund unabhängiger, industrienaher Forschungseinrichtungen, die das Ziel verfolgen, die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie, insbesondere des Mittelstandes, durch Innovation und Vernetzung zu verbessern. FSKZ e. V. Frankfurter Str. 15-17, 97082 Würzburg, Deutschland Marcel Mayr, m.mayr@skz.de Kenntnisse zum Aufschmelzgrad und dem Aufkommen von innenliegenden Inhomogenitäten ermöglichen eine wirtschaftlich und qualitätsseitig optimierte Prozessführung. Die Erfassung des Aufschmelzgrads spielt nicht nur in der Kunststoffverarbeitung, sondern in vielen anderen Branchen, wie etwa der mit dem Eiswürfel versinnbildlichten Lebensmittelindustrie, eine entscheidende Rolle (Bild: SKZ) 47 Extrusion 4/2020