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07.04.2020

Wo die Schmelze Farbe bekennt

Inline-Prozessüberwachung von kontinuierlichen Prozessen

Der Farbton eines extrudierten Materials beschreibt nicht nur die Farbtonqualität. Farbtondifferenzen lassen sich auch nutzen, um einer Änderung der Prozessparameter, des Materials bzw. der Materialzuführung zu erkennen. Die kontinuierliche Inline-Spektralmessung mit ultraviolettem und sichtbaren Licht (UV-VIS-Bereich) direkt in der Schmelze am Extruderausgang bietet die Möglichkeit, den gesamten Extrusionsprozess kontinuierlich im 24/7-Betrieb zu überwachen und bei Abweichungen von der Referenz sofort in den laufenden Prozess einzugreifen.

  • Dank Saphirfenster ist die Messsonde (RPMP) für Drücke bis 250 bar und Tempera‧turen bis 400 °C geeignet (© ColVisTec)

    Dank Saphirfenster ist die Messsonde (RPMP) für Drücke bis 250 bar und Tempera‧turen bis 400 °C geeignet (© ColVisTec)

  • Aus dem 3-in-1-Spektrometer ragen oben drehbare Kabelführungsrohre heraus, die die empfindlichen Sensorkabel vor allem bei Umbauten in sicheren Höhen schweben lassen (© ColVisTec)

    Aus dem 3-in-1-Spektrometer ragen oben drehbare Kabelführungsrohre heraus, die die empfindlichen Sensorkabel vor allem bei Umbauten in sicheren Höhen schweben lassen (© ColVisTec)

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Messung im Schmelzestrom

Die Messung mit dem InSpectro X der ColVisTec AG, Berlin, erfolgt dabei über eine Messsonde, bestehend aus Einschraubhülse mit der Saphirspitze und der Glasfaseroptik. Diese Sonde (Reflection Polymer Melt Probe, RPMP) wird am Extruderausgang in eine 1/2“-20UNF-Gewindebohrung eingeschraubt und misst direkt im Schmelzestrom an der Austrittsdüse (oder mithilfe eines Adapter- oder Flanschstücks in der Düse).

Das Saphirfenster (Bild 1) ist geeignet für die extremen Bedingungen (Temperatur, Druck etc.) im Extruder. Während der Extrusion bedeckt der Schmelzestrom die Saphiroberfläche der Sonde vollständig. Der Materialfluss bewirkt dabei eine kontinuierliche Reinigung des Saphirfensters. Messungen sind im UV-VIS-Messbereich von 220 bis 820 nm sowohl an opaken (in Reflexion) als auch an transparenten Schmelzen (in Transmission im Durchlichtverfahren) möglich.

Erweiterte Analysemethoden

In jüngster Zeit hat ColVisTec das System GiAnt entwickelt, das UV-VIS-Spektroskopie um die Analysemethoden der Nahinfrarot- (NIR) und Raman-Spektroskopie erweitert. Der simultane Blick kann neue Einsichten über den Zustand einer Schmelze liefern, gerade wenn es um reaktive Verarbeitungsverfahren oder die Detektion von Abbauprodukten geht, so ein Argument für die Kombination der Messverfahren.

Der erhöhte Aufwand gerade auch in der Analysesoftware stößt derzeit vor allem in der Pharmaindustrie (z. B. Hot Melt Extrusion) mit ihren besonders hohen Qualitätsanforderungen auf Interesse; ähnlich kann das integrierte Messsystem in Forschungs- und Entwicklungslabors ein leistungsfähiges Werkzeug sein. ColVisTec ist jedoch aufgrund einer modularen Hardwarestrategie überzeugt, nützliche und erschwingliche Geräte mit kombinierter Sensorik auch für anspruchsvolle Kunststoffanwendungen kundenbezogen entwickeln zu können. Besonders nützlich erweisen sich NIR- und Raman-Spektroskopie beispielsweise, um reagierende Systeme zu überwachen, also etwa zu messen, wie vollständig eine Reaktion verläuft oder um Abbauprodukte nachzuweisen.

Der Name des 3-in-1-Systems spielt nicht (nur) auf die Höhe der Apparatur an, sondern auch auf die wie Fühler einer Ameise (Englisch: ant) aus dem Gehäuse ragenden drehbaren Kabelführungsrohre (Bild 2). Dank dieser auf den ersten Blick ‧eigenwilligen Konstruktion sollen sie sich besonders gut für die in der Praxis oft wechselnden Messsituationen eignen, da die empfindlichen Kabel beim Umbau dann weniger Gefahr laufen, am Boden entlang zu schleifen und „unter die Räder zu geraten“.

Weiterführende Information
  • Erschienen am 07.10.2019

    K-Preview Messtechnik

    Präzises Messen, smartes Optimieren

    Ohne Mess- und Prüftechnik lässt sich eine dauerhaft hohe Produktqualität nicht gewährleisten. Bei dieser Qualitätssicherungsaufgabe können Kunststoffverarbeiter zunehmend auf die Segnungen von Industrie 4.0 und Methoden der Künstlichen Intelligenz setzen, um Messdaten umfassender zu verarbeiten und mithilfe der Ergebnisse Prozesse und Produkte zu verbessern.   mehr

    Krüss GmbH
    OCS Optical Control Systems GmbH
    AGR International Inc.
    Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik u Verpackung IVV
    ColorLite GmbH
    Werth Messtechnik GmbH
    Gefran S.p.A.
    SIKORA AG
    Mitutoyo Deutschland GmbH
    Pixargus GmbH
    Keyence Deutschland GmbH
    Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Unternehmensinformation

ColVisTec AG

Max-Planck-Str. 3
DE 12489 Berlin
Tel.: 030 6392-7816
Fax: 030 6392-7818

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© 123RF.com/Maitree Laipitaksin

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