100%ige Qualitätskontrolle

Technologische Kooperation zwischen SIKORA und MAILLEFER

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Der PURITY SCANNER ist das Ergebnis einer Technologiekooperation zwischen MAILLEFER und SIKORA. V.l.: Vorstandmitglied Dr. Christian Frank, Leiter F&E Dr. Siegmar Lampe (beide SIKORA AG) und MV/HV-Prozessspezialist Timo Mäkelä (MAILLEFER) © SIKORA

Bereits vor 2 Jahren stellte die Firma MAILLEFER dringende Fragen zu den Möglichkeiten für die Entwicklung eines Systems zur Detektion und Aussortierung von Verunreinigungen in Kunststoffpellets.

Geplant wurde diese Technologie ursprünglich zur Inspektion von XLPE-Pellets, wie sie bei der Herstellung von Mittel-, Hoch- und Höchstspannungskabeln sowie Erd- und Seekabeln zum Einsatz kommen. Aber auch in anderen Märkten wie den Kunststoff verarbeitenden Industrien, der Rohr- und Schlauchindustrie ist die Reinheit von Rohstoffen ein entscheidendes Qualitätsmerkmal.

Ebenso lassen sich im Bereich der Medizintechnik schon seit ein paar Jahren steigende Ansprüche an die Zuverlässigkeit der Produkte beobachten, beispielsweise wenn es um Schläuche für die Endoskopie oder um Ureterkatheter geht. Treten bei der Herstellung dieser Schläuche Verunreinigungen im Material auf, steigt das Risiko eines Qualitätsverlustes des Produktes, was in der Konsequenz nicht nur zu Imageschäden des Unternehmens, sondern in kritischen Bereichen auch zu Gesundheitsrisiken des Endverbrauchers führen kann. Daher ist die Herstellung von hochreinem Material, aber ebenso die kontinuierliche Prüfung des für den Herstellungsprozess verwendeten Granulats, bevor sie in ein Endprodukt gelangen, von großer Bedeutung.

Um mögliche Verunreinigungen des Rohmaterials abzufangen, bevor diese in das Produkt gelangen, nutzen Schlauchhersteller Siebe, die im Schmelzefluss direkt nach dem Extruder, vor dem Spritzkopf eingesetzt werden. Diese Siebe können sich jedoch im Laufe der Zeit mit zurückgehaltenen Schmutzpartikeln zusetzen und den Schmelzedruck im Extruder signifikant erhöhen.

Letztlich muss die Produktion gestoppt werden, um die Siebe auszutauschen. Ein Ansatz zur Produktivitätssteigerung ist der Verzicht auf Siebe. Dies setzt dann jedoch geeignete Maßnahmen voraus, um Verunreinigungen im Granulat frühzeitig zu erkennen und kontaminierte Pellets auszusortieren.

Eine Lösung dieses Problems stellt ein System dar, welches die Pellets auf Reinheit inspiziert, bevor sie dem Extrusionsprozess zugeführt werden. Bisher eingesetzte Geräte nutzen dafür optische Messprinzipien, die stichprobenartig die Pellets auf Kontaminationen überprüfen. Da es sich dabei um eine Stichprobenkontrolle handelt, wird das Material nicht zu 100 % kontrolliert.

Außerdem können optisch zwar Verunreinigungen auf der Oberfläche von Pellets detektiert werden, Verunreinigungen im Pellet selbst bleiben jedoch unentdeckt. Darüber hinaus erfolgt die Überprüfung des Rohmaterials mit existierenden Geräten nicht unter Reinraumbedingungen, sodass während der Inspektion neue Verunreinigungen aus der Umgebungsluft oder aufgrund des eingesetzten Förderbandes entstehen können.

„Wir haben schon seit mehr als 20 Jahren eine enge Kooperation mit SIKORA, aus der Technologien entstanden sind, wie das CSS 2 zur Überwachung der Reinheit der PE-Schmelze, oder das ULTRATEMP 6000 zur kontinuierlichen Messung der Schmelzetemperatur. Da lag es nahe, dass wir SIKORA in Bezug auf die Entwicklung eines Inspektions- und Sortiersystems angesprochen haben“, erläutert Timo Mäkelä, Prozessspezialist für MV- und HV-Produkte bei MAILLEFER. „MAILLEFER war es wichtig, ein System zu entwickeln, das die Pellets zu 100 % inspiziert und Schlechtmaterial zuverlässig aussortiert“, so Mäkelä weiter.

Der Anforderungskatalog umfasste im Wesentlichen 8 Punkte:

1. Materialdurchsatz von 500 kg/h
2. Detektion von metallischen und organischen Verunreinigungen
3. 100%-Detektion von kleinen Verunreinigungen ab 50 µm
4. Detektion von Verunreinigungen auf und in dem Pellet
5. Transport der Pellets ohne Förderband, da ein Förderband zusätzliche Verunreinigungen verursachen kann
6. Materialfluss im Gerät unter Reinraumbedingungen
7. Zuverlässige Aussortierung von verunreinigten Pellets
8. Sicherung der Reinheit von Rohmaterialien aller potentieller Lieferanten

In ersten Versuchen wurden verschiedene Sensoren getestet, um sicherzustellen, dass Verunreinigungen von 50 µm zuverlässig detektiert werden können. Schnell wurde klar, dass SIKORA über das Know-how verfügt, die passende Technologie zu entwickeln, um MAILLEFERs Anforderungen zu erfüllen.

Mit dem neu entwickelten PURITY SCANNER werden metallische und organische Verunreinigungen nicht nur auf, sondern auch im Pellet erkannt. Einsetzbar ist das System unter anderem für Rohmaterialien, wie sie für die Herstellung von Rohren und Schläuchen in der Medizintechnik, Automobilindustrie, im Flugzeugbau oder in der Kabelindustrie eingesetzt werden.

Durch eine intelligente Kombination von Röntgentechnologie mit optischen Technologien ist ein System entstanden, das die Pellets zu 100 % auf Reinheit überprüft, bevor sie in den Produktionsprozess gelangen. Verunreinigtes Granulat wird zuverlässig aussortiert.

Der Transport des Granulats erfolgt über eine vibrierende Rinne. Dieses Transportsystem ist in sich hermetisch geschlossen, sodass keine Verunreinigungen von außen in den Materialfluss gelangen können.

„Der PURITY SCANNER ist das Ergebnis intensiver Arbeit und einer vertrauensvollen Kooperation zwischen MAILLEFER und SIKORA. Mit dem System kann die Qualität und damit auch die Zuverlässigkeit von Endprodukten signifikant gesteigert werden“, resümiert Mäkelä.

Quelle: SIKORA