Steigerung der Produktivität und der Folienqualität in der Flachfolienextrusion durch Vermeidung der Belagsbildung auf Kühlwalzen mithilfe eines mit einem optischen Inspektionssystem gekoppelten Walzenreinigungssystem

Abstract

Aufgrund der komplexen adhäsiven Wechselwirkungen zwischen der Kunststoffschmelze und den metallischen Oberflächen der Walzen bildet sich bei der Verarbeitung von Kunststoffen sehr häufig ein Belag auf der Walzenoberfläche aus. Der Belag kann durch flüchtige Bestandteile des verarbeiteten Materials (z. B. Additive, Katalysatoren, Oligomere) oder durch eine Reaktion des Polymers mit der metallischen Walzenoberfläche verursacht werden. Mit zunehmender Laufzeit kann dieser Belag durch adhäsive Vorgänge lokal wachsen und dadurch zu einer ungleichmäßigen, fleckigen oder streifigen Folie führen und die Produktqualität stark negativ beeinflussen. Des Weiteren kann durch die Belagsbildung der lokale Wärmeübergang zwischen der Kühlwalze und der Folie verschlechtert werden, wodurch die Kühlleistung und damit auch der maximal erreichbare Durchsatz der Anlage sinken. Hinzu kommt, dass die lokal ungleichmäßige Abkühlung zu weiteren Qualitätsmängeln in der Folie führen kann. Entsprechend muss die Extrusionsanlage bei Vorliegen einer kritischen Belagsdicke abgeschaltet und meistens manuell gereinigt werden. Die mit den Reinigungsprozessen verbundenen Stillstandzeiten der Extrusionsanlage führen zu einem erheblichen Produktionsausfall sowie einem Anstieg der Personalkosten durch den zusätzlichen Reinigungsaufwand. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird ein optisches Inspektionssystem aufgebaut, um Bilder der Walzenoberfläche mit ausreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung und hohem Kontrast aufnehmen zu können. Zur Ermittlung einer optimalen Aufnahme- und Belichtungsstrategie müssen sowohl der Abstand als auch der Blickwinkel der Kameras und der Beleuchtungen flexibel und reproduzierbar einstellbar sein. Daher wird ein Versuchsstand, an welchem die Messkomponenten reproduzierbar ausgerichtet werden können. Im Weiteren erfolgt die Entwicklung eines Bildverarbeitungsalgorithmus zur zeitlichen Erfassung der Glanzveränderungen auf der Kühlwalzenoberfläche. Weiterhin wird der prozesstechnische Einfluss auf die Belagsbildung und die Folienqualität durch Auswertung der sich ergebenden „Belagskarten“ sowie der optischen Folieneigenschaften ermittelt. Abschließend erfolgten die Konstruktion und Erprobung eines berührenden Walzenreinigungssystems. Datei-Upload über TIB