Prozessüberwachung in der Kunststoffaufbereitung: Impulse durch Terahertz
In den letzten Jahren breiten sich Terahertz-Wellen in immer neue Anwendungsgebiete aus. Für diese Strahlen zwischen dem Mikrowellen- und Infrarot-Bereich finden sich besonders im Segment der polymeren Werkstoffe interessante Einsatzmöglichkeiten. Da viele Kunststoffe im Frequenzbereich von etwa 100 GHz bis 3 THz nahezu transparent sind, lassen sich Compounds mit ihren Zusatzstoffen hervorragend mit Terahertz-Wellen charakterisieren.
Messdüse - Die Kunststoffschmelze (hellblau) fließt durch einen Spalt, der durch zwei Quarzglasfenster (rot) begrenzt wird, und wird vertikal mit Terahertz-Wellen (grün) durchstrahlt und kann so analysiert werden.
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Nun ist es gelungen ein mobiles und industriell einsetzbares Terahertz-Spektrometer zu konstruieren. Damit ist es möglich, die Terahertz-Technologie aus ihrem bisherigen "Schattendasein" in den Laboren hinaus in die raue Industrieumgebung zu bringen. Das partiell fasergekoppelte Terahertz-System arbeitet mit kurzen Terahertz-Pulsen und ist an die Bedürfnisse der Industrie angepasst. Dieses Spektrometer wurde vom Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig in enger Zusammenarbeit mit dem Süddeutschen Kunststoff-Zentrum (SKZ) entwickelt und gebaut.
Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten die bisherigen Laborwerte. Der Additivgehalt konnte inline im Compoundierungsprozess überwacht werden. An Wood Plastic Composites (WPC) wurde die Dispergiergüte der eingebrachten Holzfasern ermittelt. Echtzeitmessungen am Extruder unterstrichen die Eignung als innovatives Analyseverfahren für die Prozess- und Qualitätsüberwachung beim Compoundieren.
Im Rahmen des vom BMWi über die AiF geförderten Projekts 182 ZN konnten die Grundlagen für eine kommerzielle Verwertung der Terahertz-Technologie im Kunststoffbereich gelegt werden. Um die Potenziale der Terahertz-Wellen in diesem Segment weiter auszuschöpfen, ist das SKZ hier auch zukünftig mit Projekten zu den Themen Schweißgüteanalyse, Extrusion und Prüfung von Kunststoffprodukten tätig.
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