Offline Inspektion und Analyse von Kunststoffgranulat

Am Monitor ausgewählte Verunreinigungen werden auf dem Probenträger per Fadenkreuz visualisiert

Bereits kleinste metallische Verunreinigungen im Kunststoffgranulat können zu erheblichen Problemen bei der Kunststoffherstellung und -verarbeitung führen. Unabhängig davon, ob aus dem Granulat Spritzgussteile, Kabel, Folien oder Profile hergestellt werden, fast immer ist ein hoher Einsatz zur Fehlervermeidung bzw. ein noch größerer Aufwand zur Fehlerbehebung erforderlich. Denn die Demontage von Spritzgusswerkzeugen, der Austausch von Heißkanalsystemen und die Überarbeitung von Kavitäten sind sowohl zeit- als auch kostenintensiv.

Die Ursachen für Metallkontaminationen im Rohstoff sind vielfältig: Im Verlauf der Produktion kommt es zum Beispiel zu einem Verschleiß der Metallschnecken im Extruder und des Zylinders oder anderer produktberührender Maschinenteile. Auch bei Förderrohren und Rohrbögen kann ein Verschleiß auftreten, der durch abrasives Material noch verstärkt wird. Daneben können durch beschädigte Schmelzefilter oder einen Defekt des Granulators Metallkontaminationen ins Granulat gelangen. Weder mit Schmelzefiltern noch mit induktiven Metallabscheidern oder Dauermagneten kann ein vollständiger Schutz vor Metallverunreinigungen gewährleistet werden. Hochspannungskabel müssen deshalb zum Beispiel mit einem Kunststoffisolator ummantelt werden, der zu 100 % metallfrei ist. Die Bergung und Reparatur eines Tiefseekabels kann ansonsten nach einem Durchschlag (Kurzschluss) aufgrund einer Metallkontamination Kosten in Höhe eines mittleren siebenstelligen Betrages verursachen. Und auch eine Demontage von größeren Spritzwerkzeugen mit mehreren beschädigten Kavitäten und/oder einem blockierten Heißkanal-Verteilersystem kann zu hohen Kosten führen.

Die Punkte verdeutlichen, dass nur mit absolut reinem Rohstoff eine höchstmögliche Qualität des Endprodukts garantiert werden kann. Vor diesem Hintergrund ist eine kontinuierliche Qualitätskontrolle im Produktionsprozess essentiell. So unterziehen Kunststoffhersteller und -verarbeiter je nach Einsatzgebiet des Polymers einzelne Chargen oder ganze Produktlinien einer gezielten Überwachung und Überprüfung. Neben dem Einsatz von online Inspektions- und Sortiersystemen  im laufenden Produktionsprozess werden auch Stichproben regelmäßig untersucht. Die Sikora AG hat ein spezielles offline Prüfsystem entwickelt, welches metallische Kontaminationen ab 50 µm im Kunststoffgranulat zuverlässig detektiert und analysiert.

Funktionsprinzip des röntgenbasierten offline Inspektions- und Analysesystems

Mithilfe von Röntgentechnologie ist ein zerstörungsfreier Blick ins beziehungsweise durch das Kunststoffgranulat möglich. Daneben kann zwischen verschiedenen Materialien wie dem Granulat und den Metallpartikeln differenziert werden, da sich diese in ihrer Absorption bzw. Dämpfung für Röntgenstrahlung unterscheiden. Folglich können selbst kleinste, im Rohstoff eingeschlossene Metallspäne mit dem von der Sikora AG entwickelten und auf Röntgen basierten Inspektions- und Analysesystem detektiert werden. Da die Röntgeneinheit hermetisch abgeschlossen zur Umgebung ist, tritt keine Strahlung nach außen und die Vorgaben des Strahlenschutzgesetzes und der Strahlenschutzverordnung werden erfüllt. Entsprechend ist das System bedenkenlos in der Anwendung.

Das System zeichnet sich durch eine intuitive Bedienung aus. Das zu überprüfende Material wird vom Bediener auf einem Probenträger platziert. Auf dem Probenträger wird das Prüfgut durch den mit einer Röntgenkamera ausgestatteten Inspektionsbereich geführt. Die Inspektion und Auswertung erfolgen innerhalb von 30 Sekunden. Ein Projektor markiert kontaminiertes Material farblich direkt auf dem Probenträger. Gleichzeitig wird es am Monitor mit Angabe der Größe und Fläche der Verunreinigung angezeigt und markiert. Dies ermöglicht eine klare Zuordnung der Kontamination und erleichtert die Entnahme, zum Beispiel für weiterführende Untersuchungen im Labor. Durch die Auswertung der Röntgenbildaufnahmen werden metallische Verunreinigungen ab 50 µm auf der Oberfläche sowie innerhalb von intransparentem, farbigem und transparentem Kunststoffgranulat automatisch detektiert, visualisiert und ausgewertet. Verunreinigungen können am Monitor ausgewählt und vergrößert angezeigt werden.

Datenauswertung und -protokollierung

Mittels der eigens entwickelten Analysesoftware werden Verunreinigungen erfasst, am Monitor sowie auf dem Probenträger visualisiert und ausgewertet. Neben einer Bildergalerie detektierter Kontaminationen bietet die Software Statistiken über deren Größe, Fläche und Anzahl. Bereits zuvor aufgenommenes Bildmaterial kann erneut importiert und beliebig oft analysiert werden, etwa mit divergierenden Analyseparametern. Neben Einzelprüfungen können mit dem System auch Serienprüfungen realisiert werden. So können beliebig viele Proben aus einer Charge zu unterschiedlichen Zeitpunkten für die Analyse entnommen und eingelesen werden.

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