01.10.2013

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SKZ: Farbe noch präziser in der Schmelze messen - Eliminierung des Temperatureinflusses von Prozessschwankungen durch integrierte Thermochromiekompensation

Die Farbmesstechnik, auch unter extremen Bedingungen wie bei der Kunststoffverarbeitung in Schmelzen, ist bereits weit fortgeschritten. Die Grenzen werden mittlerweile weniger durch die Messsysteme selbst definiert. Durch die gestiegene Stabilität treten verstärkt Farbschwankungen von außen in Erscheinung. Temperaturänderungen durch Prozessschwankungen führen infolge von Thermochromie zu einer Änderung der Farbe, obwohl dieselbe Rezeptur vorliegt. Dem soll nun durch ein neuartiges Schmelzefarbmesssystem entgegengewirkt werden, indem eine automatische Thermochromiekompensation erfolgt. Dazu starteten das Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg und die Firma ColVisTec AG in Berlin eine intensive Entwicklungskooperation.

In der Regel ist die Farbe von Polymeren und Farbmitteln temperaturabhängig. Dies ist zum Beispiel durch Änderungen in der Morphologie, Veränderung der Stereoisometrie oder des makromolekularen Aufbaus bedingt. Die sogenannte Thermochromie ist insbesondere bei Farbmessungen im Prozess von Bedeutung, da die Verarbeitung bei erhöhten Temperaturen erfolgt. Somit muss die Farbe immer in Relation zur Temperatur gemessen werden, damit der Farbwert auf eine normierte Temperatur korrigiert werden kann.

Hierzu entwickelt das SKZ in Zusammenarbeit mit der ColVisTec AG eine Einschraubsonde für den Extruder bzw. die Spritzgießmaschine, die es ermöglicht, die Schmelzetemperatur simultan mit der Farbmessung zu ermitteln. Diese erfolgt mit einem fein auflösenden Spektralfotometer. Entsprechend geeignete Kompensationsalgorithmen sorgen gemeinsam mit den Temperaturdaten für eine konstante und hochpräzise Farbmessung auch bei schwankenden Prozessbedingungen. Die aktuell vorhandene Inline-Sondentechnologie eignet sich bereits hervorragend für den Einsatz bei der Kunststoffaufbereitung bzw. Compoundierung. Sie ist für eine Temperatur bis 400 °C und einen Druck bis 350 bar ausgelegt und kann in einem Standard ½" 20 UNF Gewinde montiert werden. Darüber hinaus ist nur ein einseitiger Zugang erforderlich, da die Messungen in Reflexion erfolgen.

Das Projekt wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung des zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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