Beschichtungsüberwachung mittels innovativer IR – Prozessspektroskopie

Die Auflagemenge und die Aushärtung bzw. die chemische Zusammensetzung von Beschichtungen auf Papier und Kunststofffolien sind eine wichtige qualitätsbestimmende Größe in der Veredelungsindustrie. Die gängige Qualitätsprüfung dieser Größen im Betriebslabor hat den Nachteil, dass nur eine lokal eingegrenzte Probe untersucht werden kann, die meist am Ende einer Bahn genommen wird und nicht unbedingt repräsentativ für die ganze Rolle ist. Wertvolle Informationen über die Verteilung der Beschichtung entlang der Quer- und Längsrichtung sind so nicht erhältlich. Auch sind bei festgestellten Abweichungen im Nachhinein nur noch geringe Eingriffsmöglichkeiten gegeben.

Sensorik Austria bietet mit seinem Partner i-red - infrarotoptische Systeme GmbH nun erstmals ein inline-fähiges Messgerät für solche Überwachungsaufgaben: das Nah-Infrarot-Prozess-Spektrometer - NIPS. NIPS arbeitet mit dem Prinzip der so genannten FTNIR – Spektroskopie und ermöglicht eine berührungslose, nicht zerstörende Bewertung von Beschichtungen unterschiedlichster Art.

So wurde z.B. bei Mondi Release Liner Austria GmbH eine berührungslose Bewertung der Papierbeschichtungen realisiert: Der NIPS-Messkopf ist in einem Abstand von ca. 10cm zur Papier- bzw. Folienbahn montiert und traversiert auf einer Linearachse quer zur Laufrichtung. Die automatisierte Auswertung charakteristischer Absorptionen im Nah -Infrarot – Spektrum (Messzeit pro Messpunkt im Sekundenbereich) ermöglicht so eine Bewertung der Beschichtungseigenschaften sowohl in Längs- als auch in Querrichtung.

NIPS liefert ein Reflektionsspektrum der untersuchenden Oberfläche im Nah-Infrarot-Bereich, das mit Hilfe chemometrischer Methoden hinsichtlich der zu untersuchenden Parameter ausgewertet wird. Durch die ortsaufgelöste Auswertung können auch keil-, kissen- oder tonnenförmige Auftragungen erkannt werden.

Mit diesem Konzept sind unterschiedliche Qualitätsmerkmale einer Beschichtung zugänglich. So wurden im Bereich Papier- bzw. Folienveredelung z.B. bereits folgende Überwachungen realisiert:
• Auflagemessung bzw. Auftragsmenge von Beschichtungen für Auflagemengen im Bereich ab ca. 0.2 g/m2 (z.B. Polymere, Silikon, Lacke, Geschmacksstoffe).
• Bestimmung der Zusammensetzung von Beschichtungen
• Bestimmung des Aushärtungsgrades, des Polymerisations- bzw. Polykondensationsgrades von Beschichtungen
• Feuchtigkeitsbestimmung

Durch die lückenlose Überwachung des Beschichtungsprozesses werden nicht-entsprechende Qualitätseigenschaften des Produkts frühzeitig erkannt und damit teurer Ausschuss vermieden. Ein weiterer Vorteil, den die Inline – Überwachung bietet liegt in der Produktoptimierung und in der gezielten Optimierung des Rohstoffeinsatzes.