Optisen mitta-anturin hyödyntäminen ekstruusioprosessin kehittämisessä
Hautala, Juuso (2016)
2016
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-09-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201608254440
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201608254440
Tiivistelmä
Muovikalvon pinnankarheuden mittaaminen ekstruusiolla valmistetusta kalvosta on ollut pitkään haastavaa. Erilaisten leikenäytteiden kerääminen koeajoista mittauslaitteita varten on aikaa vievää. Lisäksi tulosten vertailukelpoisuus vaihtelee näytepisteiden välillä. Pinnankarheuden määrittäminen optisen on-line mitta-anturin avulla nopeuttaa mittaustulosten saantia ja tehostaa ekstruusioprosessin laadunvalvontaa. Menetelmän avulla saadaan reaaliaikaista tietoa kalvon pinnan ominaisuuksista. Tällöin negatiivisiin muutoksiin voidaan reagoida prosessiparametreja tai materiaaleja säätämällä. Lisäksi muovikalvon pinnalla esiintyvät prosessointivirheet voidaan havaita optisella mittauksella tarkasti.
Työn kokeellisessa osuudessa valmistettiin tasokalvoa laboratorio-olosuhteissa ekstruuderilla. Kelauslaitteistoon asennettua on-line mitta-anturia käytettiin koeajoissa kalvon pinnankarheuden määrittämiseen.
Kokeellisessa osuudessa käytettiin kahta teollisuudessa paljon käytettyä muovilaatua ja kalvoa valmistettiin niin läpinäkyvänä kuin Masterbatchin avulla valkoiseksi värjättynä, jolla tutkittiin materiaalin vaikutusta tutkimustuloksiin. Työhön kuului myös kirjallisuus-katsaus, jossa tarkasteltiin yleisellä tasolla ekstruusiota, muovikalvon valmistusta, kalvonvalmistuksen materiaaleja sekä optista mittaamista.
Tarkoituksena oli tarkastella eri prosessointivirheiden, erityisesti pinnalla tapahtuvana aaltoiluna esiintyvän sharkskin-ilmiön ja laajemman sulamurtuman esiintyminen muovikalvoa prosessoitaessa. Lisäksi työhön kuului optisen mitta-anturin kapasiteetin määrittäminen teollista tuotantoa varten ja mahdollisten kehittämiskohteiden arviointi.
Työssä saatiin valmistettua onnistuneesti muovikalvoa erilaisilla prosessiparametreilla ja optinen mitta-anturi myös kykeni määrittämään kalvon pinnankarheuden tarkasti. Ongelmaksi syntyivät suuret vaihtelut kalvon paksuudessa johtuen eri prosessiparametreista tai prosessivirheistä, jolloin pinnan karheuden määrittäminen oli haastavaa. Tutkimuksen perusteella mitta-anturi soveltuu erinomaiseksi työkaluksi sovelluksiin, joissa pinnankarkeuden tarkka määrittäminen on tärkeää.
Työn kokeellisessa osuudessa valmistettiin tasokalvoa laboratorio-olosuhteissa ekstruuderilla. Kelauslaitteistoon asennettua on-line mitta-anturia käytettiin koeajoissa kalvon pinnankarheuden määrittämiseen.
Kokeellisessa osuudessa käytettiin kahta teollisuudessa paljon käytettyä muovilaatua ja kalvoa valmistettiin niin läpinäkyvänä kuin Masterbatchin avulla valkoiseksi värjättynä, jolla tutkittiin materiaalin vaikutusta tutkimustuloksiin. Työhön kuului myös kirjallisuus-katsaus, jossa tarkasteltiin yleisellä tasolla ekstruusiota, muovikalvon valmistusta, kalvonvalmistuksen materiaaleja sekä optista mittaamista.
Tarkoituksena oli tarkastella eri prosessointivirheiden, erityisesti pinnalla tapahtuvana aaltoiluna esiintyvän sharkskin-ilmiön ja laajemman sulamurtuman esiintyminen muovikalvoa prosessoitaessa. Lisäksi työhön kuului optisen mitta-anturin kapasiteetin määrittäminen teollista tuotantoa varten ja mahdollisten kehittämiskohteiden arviointi.
Työssä saatiin valmistettua onnistuneesti muovikalvoa erilaisilla prosessiparametreilla ja optinen mitta-anturi myös kykeni määrittämään kalvon pinnankarheuden tarkasti. Ongelmaksi syntyivät suuret vaihtelut kalvon paksuudessa johtuen eri prosessiparametreista tai prosessivirheistä, jolloin pinnan karheuden määrittäminen oli haastavaa. Tutkimuksen perusteella mitta-anturi soveltuu erinomaiseksi työkaluksi sovelluksiin, joissa pinnankarkeuden tarkka määrittäminen on tärkeää.