Können Terahertz-Wellen Gelpartikel in Kunststoffschmelzen detektieren und den Aufschmelzgrad charakterisieren? Diesen Fragen geht das SKZ in einem Forschungsprojekt nach. (Bild: SKZ)
Die Definition von Gelpartikeln ist nicht eindeutig, denn sowohl unaufgeschmolzenes 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 anschließenden visuellen Inspektion. Dies ist zeitaufwändig und ermöglicht keine 100-Prozent-Kontrolle. Große Ausschussmengen und nur zeitverzögerte Korrekturmöglichkeiten führen zu einer geringen Wirtschaftlichkeit. Das Forschungsprojekt versucht nun, für die Analyse Wellen im Bereich von Terahertz (THz) nutzbar zu machen.
„Die Terahertz-Technologie ermöglicht hingegen eine wirtschaftlich sinnvolle 100-Prozent-Inline-Kontrolle direkt an der Kunststoffschmelze im Extruder. Die dabei verwendete THz-Strahlung ist im Vergleich zur Röntgenstrahlung nicht ionisierend und damit gesundheitlich völlig unbedenklich. Die Prüfung erfolgt berührungsfrei und ist weitestgehend temperaturunabhängig“, erklärt SKZ-Wissenschaftler Marcel Mayr.
Im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts werden am Kunststoff-Zentrum SKZ die zur Detektion von Gelpartikeln notwendigen THz-Komponenten in einen Extruder integriert. Da Gelpartikel in der Regel einen anderen Aggregatszustand als die umgebende Schmelze nd somit zusätzliche Grenzflächen aufweisen, wird eine Inline-Detektion ermöglicht. Der Aufschmelzgrad der Kunststoffschmelze wird hingegen durch unterschiedliche Absorptionseffekte messbar gemacht. Werden diese Effekte auf physikalische Wechselwirkungsmechanismen reduziert und in ein Systemmodell überführt, lassen sich Aussagen über den Aufschmelzgrad und vorhandene Gelpartikel treffen.
Das Projekt startete Anfang März 2020 und hat eine Laufzeit von zwei Jahren. Allen Firmen, die Interesse an einer im Prozess dokumentierten Produktqualität der Kunststoffschmelze haben und sich besonders für Gelpartikel und Aufschmelzgrade interessieren, haben die Möglichkeit, kostenlos und unverbindlich an der Entwicklung teilzuhaben.
Das Vorhaben mit dem Förderkennzeichen 21044 N fördert die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. (jhn)
