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Neues SKZ-Messsystem zur bildgebenden Prüfung und Dickenbestimmung von Sperrschichten

Das SKZ in Würzburg hat ein Messsystem entwickelt, das mit Hilfe von ungefährlichen elektromagnetischen Strahlen die Dicke der Sperrschicht bestimmen kann – mikrometergenau und zerstörungsfrei.

Das Ergebnis einer Schichtdickenmessung (visualisiert). (Grafik: SKZ)

Nur so viel Barrieren wie nötig aufbauen

Nicht nur Kartoffelchips sollen knusprig bleiben. Damit die Frische im Produkt erhalten bleibt, werden in Lebensmittelverpackung Barriereschichten, die verschiedenste Funktionalitäten erfüllen, eingesetzt. Neben dem Einsatz in der Lebensmittelindustrie werden Sperrschichten aber auch bei Behältern zur Lagerung von gefährlichen Stoffen oder zur Vermeidung von Medieneindringung genutzt. Diese Sperrschichten sind in der Regel nur wenige Mikrometer dick und werden im Rahmen der Qualitätssicherung bis dato rein zerstörend durch Dünnschnitte und Mikroskopie geprüft. Die Zerstörung des Produktes im Prüfprozess erlaubt damit weder eine 100-prozentige Prüfung des gesamten Produkts noch eine Weiterverwendung nach der Prüfung.

Das Kunststoff-Zentrum hat erstmal ein Messsystem entwickelt, das genau diese Nachteile umgeht. Es basiert auf dem Einsatz von ungefährlichen elektromagnetischen Strahlen – ähnlich wie Licht. Es ermöglicht, die Dicke jeder einzelnen Produktschicht und insbesondere der Sperrschicht zerstörungsfrei und berührungslos mit Genauigkeiten im Mikrometermaßstab zu messen.
Selbst wenn die Schichtdicken sehr klein, das heißt unter 10 µm sind, helfen intelligente Methoden der Signalverarbeitung weiter und garantieren eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Fällt die gewünschte Sperrschichtdicke unter den vom Anwender festgelegten Toleranzbereich wird dies, wie in der Abbildung zu sehen, vom System erkannt und angezeigt. Damit werden teure Produktreklamationen verhindert. Nebenbei erhält der Hersteller wertvolle Informationen, die für die Optimierung von Prozess und Produkt sehr hilfreich sind. 
Um den Nutzen und die vielseitige Anwendbarkeit der System-Technik zu demonstrieren, bietet das SKZ je nach Umfang kostenlose Vorabuntersuchungen an. Falls sich bestätigt, dass das System für die individuelle Prüfaufgabe geeignet ist, kann eine Integration in laufende Herstellungsprozesse oder eine Laborumgebung erfolgen.

Die Visualisierung des Ergebnisses einer Schichtdickenmessung zeigt die zwei Hauptschichten (gelb-schwarz) und eine innenliegende Sperrschicht (gelb) mit Haftvermittler (blau). Die Sperrschichtdicke ist farblich kodiert dargestellt. Gelb bedeutet, die Dicke liegt innerhalb, und rot bedeutet, die Dicke liegt außerhalb der Toleranz.

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Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. (FH) Giovanni Schober
Gruppenleiter Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)
Würzburg
+49 931 4104-464
g.schober@skz.de

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