Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Sicherung von Qualitätskriterien bei der Herstellung von Kunststoffbahnen im Extrusions- und

Umkehrbeschichtungsverfahren

Bahnförmige Materialien aus Kunststoffen und Kunststoff-Verbunden finden breite Anwendung, z. B. in den Bereichen Verpackung, Bürobedarf, Bau, Automobil- und Möbelindustrie, Bekleidungsindustrie und Medizintechnik. 2013 wurde in Deutschland im Kunststofffolien und Kunststoffplatten verarbeitenden Gewerbe, mit ca. 47.000 Beschäftigten ein Umsatz von 12,9 Mrd. Euro erwirtschaftet (ca. 68% KMU). Der europäische Markt an hochwertigen Mehrschicht-Kunststoffbahnen beträgt ca. 200 Mio m²/a. Die Qualität der Materialbahnen, z. B. hinsichtlich Planlage (Flachfolien) oder Oberflächenqualität (Verbundbahnen) wird dabei wesentlich von den Bedingungen im Herstellungs- und Weiterverarbeitungsprozess bestimmt. Durch eine oft nur stichprobenartige, manuelle Qualitätsprüfung werden gegenwärtig wertvolle Ressourcen verschenkt, es entstehen wirtschaftliche Schäden und Reputationsverluste bei den Herstellern.

Ein vielversprechendes Messsystem zur Inline-Erfassung von Qualitätsparametern ist der optical-Web-Tension-Profile-Scanner (oWTP-Scanner). Im Rahmen des vorliegenden Projektantrags werden zwei Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbahnen ausgewählt (Flachfolienextrusion und Umkehrbeschichtung zur Herstellung von Verbundbahnenmaterialien), für die durch den Einsatz des Scanverfahrens eine Inline-Kontrolle der Produktqualität ermöglicht werden kann.

Im Rahmen des Vorhabens erfolgt erstmals die systematische Untersuchung ausgewählter Zusammenhänge in den gewählten Herstellungsverfahren auf der Basis messtechnisch erfasster Werte. Ziel ist die Identifizierung, Quantifizierung und Wichtung der qualitätsbeeinflussenden Parameter mittels zuverlässiger Prozessmesswerte sowie die Erarbeitung der Grundlagen für eine planlageoptimierte Flachfolienextrusion (Detektion und Inline-Regulierung prozessinduzierter Fehler), eine der Produktqualität dienlichen Lagerung der Kunststoffbahnen sowie eine unter wirtschaftlichen und Qualitäts-Aspekten optimalen Wiederverwendungsquote von Umkehrpapieren.

Ergebniszusammenfassung:

Im diesem Projekt wurde der an der FE 2 entwickelte optical Web Tension Profile (oWTP) - Scanner, auch in der im Projekt weiterentwickelten Ausführung als Laserauflichtmesssystem (LAM) zur Detektion der Planlage von extrudierten Kunststoffbahnen (Schwerpunkt 1) bzw. zur Bewertung der ortsaufgelösten Haftkraft im Delaminierschritt von Kunstledern und Trennpapier als Prozessteil der Herstellungstechnologie Umkehrbeschichtung (Schwerpunkt 2) erfolgreich angewendet.

Im Rahmen der Bearbeitung des Schwerpunktes 1 konnte mittels Versuchen im Labormaßstab wie auch im technischen Maßstab an einer Industrieanlage die Tauglichkeit der oWTP-Technik zur inline Gewinnung von Daten über die Planlage von extrudierten Flachfolien nachgewiesen werden. Auch lagerungsbedingte Einflüsse auf die Planlagequalität der hergestellten Folienrollen konnten nachträglich am Bahnlaufversuchsstand der FE 2 mit dem oWTP-Scanner charakterisiert werden. Die erfolgreich evaluierte Technik bietet in Kombination mit den gewonnenen Erkenntnissen erhebliches Potential zur optimierten und effizienteren Qualitätssicherung bei der Extrusion und nachgelagerten Prozessen.

Im Rahmen des Schwerpunktes 2 konnten mit Hilfe der für opake Substrate weiterentwickelten Laserauflichtdetektion eindeutige Aussagen über die Verschiebung der Delaminierlinien in Abhängigkeit von der Haftkraft zwischen Umkehrpapier und hergestellter Kunststoffbahn inline getroffen werden. Damit ist eine Grundlage zur Beurteilung des durch Beschichtungs- und Delaminiervorgänge hervorgerufenen Verschleißzustandes von Umkehrpapieren (sowie deren Wiederverwendung) geschaffen worden.