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SpectralMD™

ITOS Trutzschler

Fallstudie:
Trützschler und ITOS - Polarisation als Schlüssel für saubere Baumwolle

Wie Trützschler mit Hilfe von Polarisationsfiltern eine effizientere Verarbeitung von Baumwolle und ein saubereres Endprodukt erreicht, gleichzeitig den Ausschuss minimiert und so Abfälle vermeidet und umweltschonender arbeitet.

Das Beste aus
jeder Faser herausholen

Stellen Sie sich vor, Sie tragen ein schwarzes Hemd und entdecken plötzlich eine Faser in einer anderen Farbe. Dies ist ein typisches Zeichen dafür, dass die Baumwolle des Hemdes von schlechter Qualität ist und dass eine Faser, die eigentlich gar keine Baumwollfaser ist, im fertigen Hemd gelandet ist. Jedes Unternehmen, welches sich mit Textilherstellung beschäftigt, sollte in der Lage sein zu verhindern, dass Fasern aus Fremdmaterial in ihre Produkte gelangen.

Die deutsche Firma Trützschler ist darauf spezialisiert, solche Vorfälle zu vermeiden. Trützschler ist ein Familienunternehmen in der fünften Generation und ein Maschinenlieferant für die Spinnereivorbereitung seit 1888. Die Firma aus Mönchengladbach ist der Weltmarkführer in ihrem Marktsegment. Trützschler's Ziel ist es, das Beste aus jeder Faser herauszuholen, unabhängig von der Herkunft, ob natürlich oder synthetisch und unabhängig von der Verarbeitungsmethode. Dabei ist die Identifikation und Beseitigung von Fremdteilen in hohem Maße von optischen Systemen abhängig. ITOS, eine Division von Edmund Optics®, beliefert Trützschler mit hochqualitativen Polarisationsfiltern für diese Systeme, die die Sichtbarkeit verbessern und rauen Umgebungsbedingungen standhalten. 

 Trützschler developed the T-SCAN Camera (4-CCD), which makes observations from 4 different canals while utilizing ITOS polarization filters at key positions to make contaminants detectable
Abbildung 1: Trützschler hat die T-SCAN Kamera (4-CCD) entwickelt, die 4 verschiedene Kanäle und ITOS Polarisationsfilter an Schlüsselpositionen verwendet, um Verunreinigungen sichtbar zu machen.

Wie Baumwolle mit Hilfe von Polarisationsfiltern gereinigt wird

1999 begann Trützschler Methoden zu entwickeln, um Fremdteile in Baumwolle zu detektieren und zu beseitigen. Ursprünglich lag der Fokus auf relativ einfach zu detektierenden farbigen Teilen. Um die Qualität des fertigen Produktes noch weiter zu erhöhen, dehnte Trützschler seine Forschungen aus und konzentrierte sich außerdem auf die Detektion und Beseitigung von halb-transparenten Teilen, die viel schwieriger zu entdecken sind, da sie oft eine der Baumwolle ähnliche Farbe haben (Abbildung 2). Entwicklungen, die Vorteile für seine Kunden bringen, sind Trützschler besonders wichtig, und so war die Firma in der Lage, 2007 auf der branchenführenden Messe ITMA ein bahnbrechendes System für die Detektion der Fremdteile vorzustellen. Dieser Meilenstein war nur durch die Verwendung von Polarisationsfiltern in Verbindung mit einer selbst entwickelten 3-CCD Kamera möglich. Die Entwicklung dieses Systems führte zu einem ersten Kontakt mit ITOS und der weiteren Zusammenarbeit.

SpectralMD’s wound imaging system in use
Abbildung 2: Das Baumwollbüschel auf diesem Bild enthält Fremdteile, die halbtransparent und somit sehr schwer von Baumwollfasern zu unterscheiden sind.

Die „Fremdteilausscheider” von Trützschler sind spezielle Geräte, die unerwünschte Teile detektieren und extrahieren, indem sie die Baumwollbüschel scannen. Die Baumwollbüschel werden durch einen Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 10-12 m/s durch einen rechteckigen Kanal von der Baumwollreinigung zu den „Karden” transportiert, speziellen Geräten, die die Fasern für den nachfolgenden Prozess vorbereiten. Um alle Fremdteile zu entdecken, werden verschiedene Detektionstechniken und Beleuchtungsanordnungen kombiniert. So werden z.B. in diesem Prozessschritt verschiedene Kameras für die Farberfassung verwendet. UV-Licht ermöglicht die Identifikation von fluoreszierenden Verunreinigungen und hochqualitative LED-Einheiten erlauben die Detektion von Teilen, die nur einige Pixel groß sind. Polarisationsfilter sind unabdingbar, um die Detektion von Folien und Polypropylenbändern, welche oft von der Baumwollballenverpackung übriggeblieben sind, durch Farbkameras zu gewährleisten.  

Die Herausforderung

Als Trützschler die Verwendung von Polarisationsfiltern in Betracht zog, war die große Herausforderung, optische Komponenten zu finden, die sehr rauen Umgebungen standhalten. Unter den schwierigen Gegebenheiten in einer Spinnerei werden optische Komponenten sehr schnell schmutzig und können zerkratzt und beschädigt werden. Hohe Temperaturen und Feuchtigkeit führen ebenfalls zu einer schnellen Beschädigung und Alterung der Polarisationsfilter. Des Weiteren werden die Fremdteilausscheider von Arbeitern bedient und gewartet, die keine Erfahrung mit der Handhabung von Optiken und optischen Systemen haben. 

Die Lösung

ITOS ist auf die kundenspezifische Fertigung von Polarisationsfiltern spezialisiert und hat eine Produktionsmethode entwickelt, bei der Polarisationsfilter zwischen Schutzgläser geklebt werden. Dies hört sich eigentlich ganz einfach an, ist aber bezogen auf die Baumwollinspektion eine große Leistung, wenn man die großen Größen und Temperaturgradienten berücksichtigt, die dort nötig sind. Polarisationsfilter werden für die Analyse und Erzeugung von bestimmten Polarisationszuständen verwendet und aufgrund dieser Zustände werden Teile oder bestimmte Beschaffenheiten, z.B. Kratzer und Schrammen, sichtbar und detektierbar. ITOS CP42N Polarisationsfilter bieten eine hochqualitative und kosteneffektive Lösung für die Detektion von ansonsten unsichtbaren Teilen, und aus diesem Grund war es ITOS möglich zu vielen Problemen, die bei Trützschler entstanden, eine passende Lösung zu finden (Abbildung 3). Der CP42N Polarisationsfilter wird auch häufig in der Automobilindustrie eingesetzt und ist heute eines der Standardprodukte von ITOS.  

By using ITOS polarizers, the hard-to-detect foreign transparent and semi-transparent parts in cotton (left) become visible and detectable by using polarized light (right)
Abbildung 3: Durch den Einsatz von ITOS Polarisationsfiltern werden die schwer zu detektierenden transparenten und halb-transparenten Fremdteile in der Baumwolle (links) in polarisiertem Licht sichtbar und detektierbar (rechts).

Die Partnerschaft

„Wir bei Trützschler schätzen die Arbeit mit ITOS und seinen tollen Mitarbeitern sehr. Die konstruktive Partnerschaft über viele Jahre wird geprägt von einer sehr offenen Kommunikation und Beziehung. ITOS hat immer spezielle Marktanforderungen berücksichtigt und von sich aus Ideen eingebracht, um seine eigenen Produkte und somit auch die Systeme von Trützschler zu verbessern.” sagt Guido Engels, Produktentwickler bei Trützschler, der schon seit über 10 Jahren mit ITOS zusammenarbeitet (Abbildung 4).

Illumination module containing ITOS polarizers, part of the separator, being operated by Guido Engels, Product developer at Trützschler
Abbildung 4: Ein Beleuchtungsmodul mit ITOS Polarisationsfiltern ist Teil des Fremdteilausscheiders, der von Guido Engels (Produktentwickler bei Trützschler) bedient wird.

Bei der Wahl des richtigen Partners legt Trützschler besonderen Wert auf kontinuierliche Produktweiterentwicklung und exzellente Lieferperformance sowie auf hohe Zuverlässigkeit resultierend aus einer Produktlebensdauer von bis zu 20 Jahren. Die sehr erfolgreiche Partnerschaft zwischen ITOS und Trützschler basiert auf dem hervorragenden Kundenservice und dem unermüdlichen Willen eine Lösung anzubieten, kombiniert mit dem Fakt, dass ITOS stets Produkte liefert, die die Qualitätsansprüche von Trützschler treffen oder sogar übertreffen. Horst Grode, Geschäftsführer von ITOS, fügt hinzu: „Als Trützschler mit dem Wunsch nach einem Filter, der rauen Umgebungen standhält, an uns herantrat, waren wir vor eine große Herausforderung gestellt und konnten die Anforderungen mit unserem damaligen Portfolio nicht erfüllen. Aber durch unsere langjährige Erfahrung, hohe Kompetenz und zusätzliche Forschung, konnten wir ein neues Produkt entwickeln, das alle Anforderungen erfüllt hat. Wir sind sehr stolz auf die Partnerschaft mit einer weltweit führenden Firma wie Trützschler und stolz sie bei ihrem Erfolg unterstützen zu können. Wir schätzen unsere offene Beziehung sehr und sind dankbar, dass Trützschler uns in Produktneuentwicklungen frühzeitig einbezieht.”  

Die Firmen

ITOS ist ein kompetenter Industriepartner für optisches Filterglas und Polarisationsprodukte seit 2006. ITOS bietet technischen Support, entwickelt Lösungen und liefert Komponenten, die die Spezifikationen der Kunden genauestens erfüllen. 2018 wurde ITOS eine Division von Edmund Optics und so steht ITOS heute für den kundenspezifischen Service von Edmund Optics und fertigt in Deutschland maßgeschneiderte Produkte im Bereich optische Filtergläser und Polarisation. Edmund Optics ist ein führender Anbieter von Optiken, Objektiven und Photonikprodukten für die Biowissenschaft, Biomedizin, Halbleitertechnik, Forschung und Sicherheitstechnik rund um die Welt. EO entwickelt und fertigt eine große Auswahl an Linsen mit teils mehreren Elementen, Linsenbeschichtungen, Bildverarbeitungssystemen und optomechanischem Zubehör und unterstützt OEM-Anwendungen mit Standardkomponenten und kundenspezifischen Anfertigungen in großer Stückzahl. Die Fertigungsmöglichkeiten nach dem neuesten Stand der Technik kombiniert mit dem globalen Vertriebsnetzwerk haben dazu geführt, dass EO einer der größten Lieferanten von lagerhaltigen optischen Komponenten ist.

Bei Trützschler dreht sich alles um Fasern. Mehr als 3000 Mitarbeiter sind in 5 globalen Fertigungsstandorten beschäftigt, um in vier Produktbereichen das Beste aus jeder Faser herauszuholen: Spinning, Nonwovens, Man-Made Fibers und Card Clothing. Die Maschinen von Trützschler bereiten die Fasern in der Spinnerei für den eigentlich Spinnprozess vor. Bei der Vorbereitung der natürlichen Fasern wie Baumwolle werden Polarisationsfilter eingesetzt, und über einen mechanischen Reinigungsprozess werden restliche Pflanzenteile und Fremdteile entfernt. Des Weiteren besteht die Faservorbereitung aus einer Homogenisierung und Staubbeseitigung. Die Fasern werden als kleine Büschel den „Karden” übergeben. Diese Karden vereinzeln die Fasern und formen ein daumendickes Band mit paralleler Faserstruktur, welches dann die Basis für die Weiterverarbeitung bis hin zum fertigen Garn bildet. Heutzutage befinden sich 90% der Spinnereien in Asien, hauptsächlich in Ländern mit viel Baumwollanbau wie China, Indien, Pakistan und Usbekistan. 

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