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Terahertz-Gelpartikel

Prozessmesstechnik

Im Rahmen einer nachhaltigeren Produktion wird das Thema Recycling immer wichtiger. Ein Nachteil bei der Verwendung von rezykliertem Material ist, dass es vermehrt zur Bildung von Gelpartikeln bzw. zu ungewissen Aufschmelzgraden kommt. Der Test auf Gelpartikel läuft bis dato über die Herstellung von Folien oder Platten und einer anschließenden visuellen Inspektion. Diese Methoden sind zeitaufwändig, teilweise zeitversetzt und ermöglichen keine kontinuierliche Kontrolle der Kunststoffschmelze. Die Folgen sind große Ausschussmengen und zeitverzögerte Korrekturmöglichkeiten sowie die damit verbundene geringe Wirtschaftlichkeit.

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Das SKZ arbeitet aktuell im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts an der Adaption eines THz-Messsystems an einen Extruder. Mittels effektiver Kühlsysteme sollen die THz-Komponenten gegen die hohen Temperaturen am Extruder geschützt werden. Durch einen Adapter und eines für THz-Strahlung transparenten Fensters werden THz-Wellen in die Kunststoffschmelze eingekoppelt. Da Gelpartikel in der Regel einen anderen Aggregatszustand (fest) als die umgebende Schmelze (flüssig) haben und somit zusätzliche Grenzflächen und lokal unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, sollen diese Eigenschaften über Messungen in Transmissions- und Reflexionsanordnung erfasst werden. Außerdem können die THz-Wellen in Abhängigkeit der Größe der Gelpartikel gestreut werden, was sich in einer Dämpfung der THz-Wellen bemerkbar macht. Der Aufschmelzgrad der Kunststoffschmelze soll durch unterschiedliche Absorptionseffekte messbar gemacht werden. Werden diese Effekte auf physikalische Wechselwirkungsmechanismen wie z. B. Mie-Streuung und Fresnel-Gleichungen reduziert und in ein Systemmodell überführt, können Aussagen über den Aufschmelzgrad und vorhandene Gelpartikel getroffen werden.

Das Vorhaben 21044 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.