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Die berührungslose Temperaturmessung mit Infrarot-Sensorsystemen ist eine sehr leistungsfähige Methode zur Beobachtung und Steuerung von Prozessen. Sie unterstützt die kunststoffverarbeitende Industrie dabei, ein hohes Qualitätsniveau in den Fertigungslinien zu erreichen.
Insbesondere in der Kunststoffindustrie unterliegt das Herstellen und Prüfen von Produkten zahlreichen thermischen Prozessen. Sind die kritischen Stellen im Prozess bekannt, werden Infrarot-Thermometer bzw. Pyrometer zur Temperaturmessung und -regelung eingesetzt. Diese messen zuverlässig und punktuell genau dort, wo es notwendig ist. Sollen hingegen Schwachstellen im Prozess oder am Produkt selbst mit Hilfe von Cold- oder Hotspots detektiert werden, haben sich Wärmebildkameras etabliert, die eine einfache Flächenmessung ermöglichen und damit thermische Abläufe visualisieren.
Industrielle Kunststoffverarbeiter produzieren ein großes Spektrum von Kunststoffprodukten verschiedener Abmessungen, Dicken, Texturen, Farben und Prägemustern in Rollen- oder Tafelform. Je nach Rahmenbedingungen lassen sich stationäre oder mobile IR-Thermometer und Infrarotkameras mit der entsprechenden Software in verschiedener Weise nutzen, um die Prozesse gezielt zu verbessern und abzusichern. Im Folgenden werden zwei Anwendungsgebiete genauer betrachtet.
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Thermoform-Maschine für die Kunststoffindustrie mit Infrarot-sensoren
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Temperaturmessung beim Thermoformen
Ein wichtiges Einsatzfeld von Infrarot-Temperatursensoren bei der Kunststoffverarbeitung ist der Einbau von Pyrometern in Thermoformmaschinen, z.B. zur Herstellung von Kunststoffbechern in Serie.
Beim Thermoformen wird das Ausgangsmaterial mit IR-Strahlern auf ca. 190 °C erwärmt und thermisch homogenisiert. Eine hohe Homogenität über die Fläche und eine korrekte Einstellung der Umformtemperatur führen zu qualitativ hochwertigen Umformergebnissen. Ein definiertes Abkühlen in einer Kühlzone beendet den Prozess. Um eine gleichförmige Produktqualität des Kunststoffs zu erreichen und lokale Verbrennungen und Rissbildungen zu vermeiden, wird zunächst mit der optris PI 160 Wärmebildkamera der Temperaturverlauf beim Einfahren von Anlagen ermittelt und dann im laufenden Prozess mit Pyrometern an ausgewählten Messpunkten geregelt.
Für die Kontrolle des Temperaturprofils werden bei einem Kunden von Optris die Infrarot-Thermometer optris CT LT in einer Linie am Ausgang der Heizzone installiert und so mögliche Temperaturgradienten visualisiert. So ist es für den Anlagenbediener möglich, fortlaufend das komplette Temperaturprofil für alle Produktchargen zu überwachen.
Temperaturmessung bei der Extrusion von Kunststoff
Auch bei der Extrusion von Kunststoff ist die berührungslose Temperaturmessung unverzichtbar, um eine konstant hohe Produktqualität gewährleisten zu können.
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| Temperaturüberwachung am Prägekalander mit IR-Thermometern |
So wird zum Beispiel bei der Oberflächenveredlung am Prägekalander die Kunststoffmasse mit Breitschlitz-Extrudern zu einem Band extrudiert und anschließend mit gekühlten und beheizten Kalanderwalzen in mehreren Schritten auf die gewünschte Breite und Dicke kalandriert. Eine Oberflächenstruktur (Textur) wird mittels Prägekalander eingebracht. Dabei wird das Ausgangsmaterial mit einer Grundwärme im IR-Strahlerofen auf ca. 190 °C erwärmt und thermisch homogenisiert. Über Rollen gelangt es anschließend zum beheizten Prägekalander, wo es eine produktspezifische Struktur erhält. Ein definiertes Abkühlen in einer Kühlzone beendet den Veredelungsprozess.
Um eine konstante Dicke, homogene Graduation und Tiefe der Struktur zu erhalten, ist ein konstantes und gleichmäßiges Temperaturprofil mit Abweichungen unter 5 °K über die Bandbreite während des Prägeprozesses notwendig. Zur Kontrolle des Temperaturprofils beim Prägen nutzen einige Verarbeiter bis zu 16 quer zur Vorzugsrichtung angeordnete, punktförmig messende Pyrometer optris CT LT. Die Temperaturmesswerte werden auf der Siemens-Steuerung (S7) visualisiert. So ist es möglich, die Temperaturdaten zur Überwachung des Prozesses zu nutzen und als wichtige Prozessparameter chargenspezifisch in der SPS zu hinterlegen.
