Extrusion 2-2022

28 Qualitätssicherung – Aus der Forschung Extrusion 2/2022 E in verbreitetes Produktionsverfahren zur Herstellung ge- schäumter Kunststoffhalbzeuge im industriellen Maßstab ist die Schaumextrusion mittels physikalischer Treibmittel. Bei die- sem Verfahren wird ein Treibmittel in die Kunststoffschmelze im Extruder eingebracht und schäumt diese aufgrund des starken Druckabfalls am Werkzeugaustritt auf. Die am weitesten ver- breiteten Anwendungen dieses Verfahrens sind Schaumplatten (Dicke > 5 mm) beispielsweise zur Gebäudedämmung und dünne Schaumfolien, die unter anderem als Fußbodenunterlage Neue Möglichkeiten in der Qualitätssicherung geschäumter Produkte – Inline-Erfassung und Klassifizierung der Schaumstruktur mittels digitaler Bildverarbeitung Die makroskopischen mechanischen Eigenschaften von Kunststoffschäu- men resultieren aus einer komplexen Wechselwirkung zwischen dem Materialverhalten des verwendeten Kunststoffs und der vorhandenen Schaumstruktur [LPR06]. Die Schaumstruktur wiederum ist wesentlich von den Prozess- und Rezepturparametern abhängig, da sich die Zellstruktur erst während des Verarbeitungs- und Abkühlpro- zesses ausbildet [Hen17]. Je nach Herstellungsverfahren und -parame- tern können sehr unterschiedliche Schaumstrukturen erzeugt werden. Bild 1: Schematische Darstellung des Blasfolienprozesses mit Messstand zur Bildaufnahme (Bild: IKV) (Trittschalldämmung) oder Verpackungsmaterial verwendet wer- den [LPR06]. Um die gewünschten Produktdichten kleiner 50 kg/m³ zu erreichen, werden physikalische Treibmittel wie zum Beispiel CO 2 , N 2 oder Propan eingesetzt [Eav04]. Die Qualität eines geschäumten Halbzeugs wird im Wesentlichen charakte- risiert durch die erzielte innere Struktur, das heißt die Größe, Ver- teilung und Ausrichtung der Zellen, die Homogenität dieser Eigenschaften und die daraus resultierende Dichte des Schaums [CM17, Eli03]. Aufgrund der hohen Anzahl an signifikanten Pro- zesseinflussfaktoren und Umwelteinflüssen im Schaumextrusi- onsprozess ist eine Streuung der Bauteilqualität bei geschäumten Bauteilen nahezu unvermeidlich. So ist der Ein- fluss normaler Schwankungen im Extrusionsprozess bei der Schaumextrusion deutlich gravierender, da die Schmelzetempe- ratur so zum Beispiel nicht nur die Schmelzeviskosität sondern auch die Löslichkeit des Treibmittels in der Schmelze beeinflusst [Hen17]. Derzeit existieren auf dem Markt keine prozessintegrierten Mess- methoden, die eine Online-Messung der für die Qualitätssiche- rung relevanten Qualitätsgrößen ermöglichen und gleichzeitig die Anforderungen der Industrie an Prozessintegration und Kos- teneffizienz erfüllen [CM17]. Um auf Änderungen der Schaum- struktur während der Produktion reagieren zu können, ist eine schnelle Erkennung der Qualitätsgrößen erforderlich. Nach dem derzeitigen Stand der Technik können die für die Qualität eines Bild 2: Beispielaufnahme einer Schaumstruktur aus dem Blasfolienprozess (Bild: IKV) CO 2 b a 10 mm