Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung der Einflüsse auf die Folienplanlage in der Blasfolienextrusion zur Steigerung der Folienqualität durch Vermeidung von Planlagenfehlern

Die Blasfolienextrusion stellt eines der wichtigsten Verfahren für die Herstellung von Kunststofffolien dar. Hierbei werden Folien in Endlosbahnen hergestellt und als Folienrollen den Kunden bereitgestellt. Unter den Qualitätsmerkmalen ist die Planlage, die die Ebenheit der Folienbahnen beschreibt, von besonders hoher Bedeutung. Planlagefehler, wie z. B. Rollneigung oder Welligkeiten, können die Bedruckbarkeit und Laminierbarkeit der Folien einschränken und somit zur Ausschussproduktion führen. Bisher ist weitestgehend unbekannt, von welchen Einflussfaktoren Planlagefehler verursacht oder beeinflusst werden, sodass eine gezielte Prozessanpassung zur Vermeidung von Planlagefehlern nicht möglich ist.

Im Rahmen dieses Projektes werden daher die prozesstechnischen Einflussgrößen auf die Folienqualität hinsichtlich Planlagenfehler untersucht. Im Schwerpunkt der Untersuchungen liegt der Einfluss von prozessbedingten Temperaturinhomogenitäten und Wanddickenunterschieden in der Schlauchbildungszone von ein- als auch mehrsichtiger Folien. Diese können zur Ausbildung lokal unterschiedlicher Längen in der Folienbahn und somit zu den Planlagefehlern führen. Im ersten Schritt des Vorhabens wird eine zur objektiven Erfassung der Planlage erforderliche Messtechnik aufgebaut und optimiert. Anschließend werden die Einflussfaktoren anhand einer statistischen Versuchsplanung systematisch untersucht und zwecks einer Planlage-verbesserung iterativ optimiert.

Von den Ergebnissen können insbesondere die Hersteller von hochwertigen Feinschrumpf-, Kaschier- und Verpackungsfolien profitieren, die vornehmlich kmU sind. Durch die Erkenntnisse aus diesem Vorhaben können kmU die Qualität ihrer Produkte hinsichtlich Planlage steigern. Dadurch kann die Ausschussproduktion gesenkt sowie Folienanwendungen mit höheren Toleranzanforderungen erschlossen werden.

Ergebniszusammenfassung:

In diesem Forschungsvorhaben wurden die Ursachen und die Entstehungsmechanismen von Planlagefehlern in der Blasfolienextrusion untersucht. Zu diesem Zweck wurde ein optisches Messverfahren entwickelt, das eine quantitative Beurteilung der Planlagequalität von Kunststofffolien ermöglicht. Grundlage für die optische Erfassung der Planlagequalität ist die vollautomatisierte Analyse der Folientopografie, die durch die Planlagefehler in der Folienbahn messbar verändert wird. Das entwickelte Messverfahren wurde auf ihre Eignung zur Planlagebeurteilung sowie Messgenauigkeit geprüft, indem die Ergebnisse der Planlagemessungen mit den eines konventionellen Bewertungsverfahrens, des Längsstreifenmessverfahrens, verglichen wurden. Der Vergleich hat ergeben, dass die beiden Messmethoden qualitativ in hohem Maße übereinstimmen.

Es konnte somit gezeigt werden, dass die Planlagequalität, die in der Industrie bisher aufgrund fehlender geeigneter Messtechnik oft nur qualitativ und subjektiv beurteilt wurde, mit dem entwickelten Messverfahren quantitativ und zuverlässig gemessen werden kann. Die Möglichkeit einer quantitativen Planlagebeurteilung erlaubt eine umfassende systematische Untersuchung der prozesstechnischen Ursachen von Planlagefehlern. Die Ergebnisse belegen, dass durch eine Optimierung der Prozessparameter eine gesteigerte Planlagequalität erreicht werden kann.

Zusammenfassend konnte in diesem Forschungsvorhaben gezeigt werden, dass die Methoden der digitalen Bildverarbeitung eine robuste und zuverlässige Alternative für die Planlagebeurteilung darstellen. Zudem konnte der Einfluss diverser Prozessparameter auf die Planlagequalität erstmalig quantitativ gezeigt werden. Die Ergebnisse und der methodische Ansatz dieses Forschungsvorhabens können die Entwicklung von optischen Qualitätssicherungssystemen sowie von Regelungsstrategien zur Steigerung der Planlagequalität vorantreiben. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.