Verunreinigungen in Polymeren müssen für industrielle Prozesse effektiv erfasst und aussortiert werden, selbst wenn sie im Werkstoff eingeschmolzen sind. Dies macht ein Reinheitsprüfsystem der Sikora AG, Bremen, möglich, das sowohl […]
Die Reinheit von Polymeren (z.B. von thermoplastischen Elastomeren) ist ein entscheidendes Merkmal für die Qualität des Endproduktes. (Foto: Sikora)
Verunreinigungen in Polymeren müssen für industrielle Prozesse effektiv erfasst und aussortiert werden, selbst wenn sie im Werkstoff eingeschmolzen sind. Dies macht ein Reinheitsprüfsystem der Sikora AG, Bremen, möglich, das sowohl mit Röntgentechnik als auch mit optischer Inspektion arbeitet.
Für die industrielle Fertigung von hochqualitativen Produkten sind hochreine Materialien ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen gilt es, immer kleinere Unregelmäßigkeiten und Verunreinigungen in Werkstoffen zu detektieren und auszusortieren. Verunreinigungen können in den unterschiedlichen Veredelungsstufen der Materialherstellung entstehen. Dies betrifft sowohl die Thermoplast-Herstellung als auch die Herstellung von Elastomeren und thermoplastischen Elastomeren. Dabei können Fehler ab einer Größe von 50 µm dem Materialhersteller erhebliche Schäden verursachen, beispielsweise durch Reklamationen und dem daraus resultierenden Imageschaden. Zudem kann ein Materialversagen in nachgelagerten Anwendungen die Folge sein. Stichproben alleine reichen heutzutage nicht aus, um die von den Kunden geforderten Reinheitsgrade zu garantieren. Vielmehr sind Techniken erforderlich, die Verunreinigungen über den gesamten Materialstrom detektieren und aussortieren, um eine Vollprüfung und Aufbereitung des gesamten Materials sicherzustellen.
100 % Inspektion und Sortierung durch Röntgen und Optik
Die Kombination von Röntgentechnik und einer optischen Inspektion ermöglicht eine 100 %-Prüfung des zu verarbeitenden Werkstoffs. (Abb.: Sikora)
Durch eine neuartige Kombination von Röntgentechnologie mit optischen Techniken zur Inspektion von Polymer-Werkstoffen, hat Sikora ein System entwickelt, das diesen Anforderungen gerecht wird. Das System kann zum Beispiel in der Kunststoffindustrie für eine 100 %-Inspektion des Materialstroms verwendet werden. Detektierte Kontaminationen werden automatisch aussortiert. Das Prinzip ist übertragbar auf die unterschiedlichsten Materialtypen wie zum Beispiel Elastomere. Dabei werden bei üblichen Durchsatzmengen Verunreinigungen oder Unregelmäßigkeiten ab 50 µm detektiert. Dadurch sind sowohl metallische und organische Verunreinigungen als auch andere Unregelmäßigkeiten, wie beispielsweise inhomogene Additiv- und Pigment-Dispergierungen detektierbar und werden entsprechend aussortiert. So können Agglomerate und Störungen im nachfolgenden Prozess eliminiert werden.
Röntgentechnologie und optische Inspektion
Die Röntgenanalyse zeigt zwei Kontaminationen innerhalb eines runden Werkstoffs. (Abb.: Sikora)
Durch die Röntgentechnik werden sowohl transparente als auch intransparente Werkstoffe auf Verunreinigungen inspiziert. Grundlegendes Prinzip ist das unterschiedliche Dämpfungsverhalten von Werkstoff und Verunreinigung beziehungsweise Fehlern. Die Dämpfung (µ) der Röntgenstrahlung wird maßgeblich durch die Kernladung der Elemente bestimmt. Sie ist proportional zur Atomzahl hoch drei (µ~Z³). Kunststoffe bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff (Z=6). Daher haben sie nur eine sehr geringe Dämpfung. Eine im Vergleich dazu stark dämpfende Eisenkontamination (Z=26) wird somit deutlich erkannt und aussortiert. Auch ein Additiv wie zum Beispiel Titandioxid beeinflusst die Dämpfung. Titandioxidagglomerate heben sich in der Dispersion signifikant vom umgebenden Material ab. Ermöglicht wird dies, da das Titan (Z=22) im Titandioxid einen starken Kontrast zum Kunststoff aufweist. Durch eine spezielle Verarbeitung und mathematische Algorithmen werden die Fehler oder Kontaminationen letztlich detektiert und anschließend aussortiert.
Die optische Analyse zeigt eine Kontamination auf der Oberfläche eines runden Werkstoffs. (Abb.: Sikora)
Bei der optischen Inspektion spielt insbesondere die Beleuchtung eine entscheidende Rolle. Durch eine neuartige Lichtkonstruktion wird eine besonders diffuse Beleuchtung des Materials ermöglicht. Kleinste Fehlerbilder, unter anderem auch organische Kontaminationen, wie zum Beispiel thermisch degradiertes Material, werden erkannt. Um präzise Aufnahmen von Materialströmen bei Geschwindigkeiten von industriellen Verarbeitungsprozessen zu ermöglichen, werden moderne Kameratechniken eingesetzt.
Die Kontaminationen, die mit der Röntgentechnik oder durch die optische Inspektion detektiert werden, erkennt eine leistungsfähige Bildverarbeitungssoftware, charakterisiert sie und sortiert sie aus.
Geschlossenes Transportsystem
Um Verunreinigungen des Materials von außen zu vermeiden, wird für den Transport des Werkstoffs ein geschlossenes Transportsystem verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Verunreinigungen aus der umgebenden Werksluft in den Materialstrom gelangen. Es ist sogar möglich, einen Überdruck in dem System zu erzeugen, um jegliche Verunreinigung von außen tatsächlich auszuschließen. Ergänzt wird dieses Transportsystem durch ein innovatives und einfaches Reinigungskonzept.
