Dispergiergütemessung in der Kunststoffaufbereitung
Inline-Qualitätsüberwachung mittels Ultraschall-Reflexionsmessung
Ziel des Forschungsvorhabens war eine Inline-Bestimmung der Dispergiergüte bei der Compoundierung mittels US-Reflexionsmessung. Hierzu wurden die Streueffekte der US-Welle in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz und Schallgeschwindigkeit sowie der Partikelgröße genutzt. Eine Verschlechterung der Dispergiergüte geht dabei mit einem Anstieg des Vorkommens von Agglomeraten einher, was wiederum das rückgestreute US-Signal beeinflusst. Aufgrund der sehr geringen Signalrückstreuungen wurde 93auf MLBS-Sequenzen zur US-Anregung und statistische Auswertungen über mehrere Messungen zurückgegriffen. In den Untersuchungen unter idealen Bedingungen von Füllstoff-Wasser-Dispersionen konnte über den Maximalwert einer linearen Approximation im Messbereich der Standardabweichung über mehrere US-Messungen auf die Partikelgröße der Füllstoffe geschlossen werden. Der zeitliche Abfall der Approximation über die Laufzeit des US-Signals korreliert dabei mit dem Füllstoffgehalt
. Untersuchungen mit verschiedenen Mischungsanteilen von Partikelgrößen zeigten, dass ein Auftreten bzw. eine Zunahme von Agglomeraten, simuliert durch größere Partikel, erkannt werden kann.
Die grundsätzliche Eignung des Messverfahrens zur Überwachung der Partikelkonzentration in der Schmelze konnte bereits an ausgewählten Materialien im Labor nachgewiesen werden. Jedoch ist die technische Umsetzung mit den im Forschungsvorhaben festgelegten Rahmenbedingungen (½“-20 UNF Gewinde) industrienah nicht sinnvoll realisierbar. Dies ist auf Laufzeitschwankungen der Mehrfachechos (durch z.B. abgespaltene Transversalwellen) in der Vorlaufstrecke infolge von minimalen Temperaturschwankungen (> 0,5 K) während der Messdauer zurückzuführen. Einen Lösungsansatz hierzu bietet die Nutzung einer Vorlaufstrecke mit vergrößertem Durchmesser.
