IRIS: Inline-Messsystem für Flachfolien
Folieninspektionssystem für Mehrschichtfolien erfolgreich unter Produktionsbedingungen erprobt.
Nachfrage und Anforderungen an die Kunststoffverpackungen, denen die Hersteller Rechnung tragen müssen, nehmen stetig zu. Dabei spielt die Funktionalisierung der Verpackungsfolien durch einen komplexen Schichtaufbau eine immer größere Rolle. So kann beispielsweise eine Zusatzschicht aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH) als Diffusionsbarriere für Sauerstoff und Wasserdampf eine längere Haltbarkeit von Lebensmitteln garantieren. Die Mindestdicke der einzelnen Funktionsschichten liegt heute bei 2 – 100 µm. Um diese geforderte Mindestdicke zu gewährleisten, tragen Kunststoffhersteller das teure Funktionsmaterial mit einer Materialreserve auf. EVOH und vergleichbare Kunststoffe wie Polyamid (PA) stellen dabei einen erheblichen Kostenfaktor dar.
Abb.: Produktionsanlage für Mehrschichtflachfolien bei der Kuhne GmbH in Sankt Augustin mit Messsystem. (Bild: Fh-ILT)
Die Herausforderung bei der Produktion von Mehrschichtfolien besteht für Hersteller nun darin, die Funktionsschichten hinreichend dick aber ohne Überschuss in die Folie einzubringen. Hier setzt das Folieninspektionssystem an: Mit einem Messstrahl fährt das Gerät die Folie punktförmig von einer Seite zur anderen diagonal ab und ermittelt die Dicke jeder einzelnen Schicht. Der Sensor ist dabei in der Lage, bei Produktionsgeschwindigkeit viele Schichten simultan zu messen. Eine Software wertet die Daten aus und gibt bei Abweichungen gegenüber den Solldicken eine sofortige Rückmeldung. So können unmittelbar nach der Messung Korrekturen am laufenden Prozess vorgenommen und je nach Messergebnis die Materialreserve bei gleichbleibender Qualität der Folie entweder minimiert oder aufgestockt werden. Diese Inline-Messung ist derzeit mit keinem anderen Werkzeug möglich.
Einen anderen Nutzen erbringt das Folieninspektionssystem, wenn es um die gleichmäßige Verteilung der Funktionsschicht über die Folienbreite geht. Da die Funktionsschicht produktionsbedingt zum Rand hin dünner ausläuft, werden die Ränder an beiden Seiten abgeschnitten. Dies bedeutet einen großen Materialverlust für den Hersteller, den es zu minimieren gilt. Mit Hilfe des Messsystems kann nun ermittelt werden, wo der Bereich mit den signifikanten Randeffekten beginnt und so unnötiger Materialverlust verhindert werden.
Abb.: Folieninspektionssystem mit VenPad der Octagon Process Technology GmbH misst die Einzelschichtdicken einer Mehrschichtflachfolie. (Bild: Fh-ILT)
Unter der Leitung von Stefan Hölters vom Fraunhofer ILT und Janina Overbeck vom IKV wurden bereits bei der Firma A+C Plastic Kunststoff GmbH in Eschweiler Langzeitmessungen von über zwölf Monaten an Blasfolien durchgeführt. Sie erbrachten den Nachweis, dass sich das Messsystem für den Dauereinsatz eignet. Dank des Trägersystems VenPad des Projektpartners Octagon Process Technology GmbH konnten die Messbedingungen konstant gehalten und eine fehlerfreie Messung realisiert werden. Die Messergebnisse haben die Experten nun auf Flachfolien übertragen. In mehrtägigen Versuchen bei dem Anlagenbauer Kuhne GmbH in Sankt Augustin wurde das Messsystem dort erfolgreich unter industrienahen Bedingungen getestet.
Fh-ILT / OD
