Jede Umsetzung von Kunststoff-Rohstoffen in kontinuierlich hergestellte Endprodukte zwingt die Verarbeiter zu rationellen, zuverlässigen und jederzeit reproduzierbaren Herstellungsverfahren. Typische Prozesse sind unter anderem die Extrusion von Blas-, Flach- und Tiefziehfolien, Rohren und Profilen, Draht- und Kabelisolation sowie von Monofilen, Fasern und Nonwovens oder aber die Compoundierung, um maßgeschneiderte Rohstoffe dem Markt bereitzustellen. Hierfür bieten sich nur gravimetrische Lösungen an.
Folgende Forderungen müssen beim Herstellungsverfahren erfüllt sein:
- Qualitative Eigenschaften müssen stets erfüllt und mit einfachsten Mitteln und ohne zusätzlichen Zeitaufwand oder Personalaufwand reproduzierbar sein.
- Produktionsumstellungen müssen sehr schnell und mit geringem Personaleinsatz durchführbar sein.
- Daten für eine Betriebsdatenerfassung, wie zum Beispiel Rohmaterialeinsatz, müssen bereitgestellt werden.
- Der Materialfluss muss stetig überwacht und geregelt werden.
- Störungserkennung und Störungsmeldung sind zwingend nötig.
- Ausnutzung der zulässigen Toleranz-Grenzen mit dem Ziel der Kostenreduzierung.
- Energieeinsparung und höchstmögliche Anlagen-Nutzung.
- Präzise Einhaltung von Dicken, Flächen- bzw. Metergewichten sowie den Rezepturen und Rohstoffanteilen.
Für die Herstellung von Rohstoffmischungen sind folgende Techniken am Markt erhältlich:
Volumetrische Dosierer; Chargenmischer, kontinuierliche Trichterwaagen, kontinuierliche gravimetrische Mischer (Wahre Differential-Dosierwaagen).
Kontinuierliche gravimetrische Mischer arbeiten nach dem Gewichtsverlustprinzip. Sie arbeiten voll kontinuierlich und mit absoluten Massendurchsatzangaben. Ein Wiegetrichter mit angebautem Austragsgerät wird auf einer Waage frei aufgestellt. Vor dem ersten Arbeitsbeginn muss das Wiegegefäß mit dem Dosiergut gefüllt werden. Dann regelt eine Differential-Dosierwaage die Gewichtsabnahme so aus, dass der vorgegebene Sollwert genau erreicht wird.
Moderne Systeme, wie zum Beispiel die Geräte Blender XD oder XL von Process Control, weisen durch Selbstadaption auch während der Nachfüllung keine Dosier-Leistungsfehler auf. Alle Merkmale der Gewichtsabnahme werden regelungstechnisch derart aufbereitet, dass durch die Nachfüllung kein Fehler entsteht. Die Differential-Dosierwaagen können zu Gruppen zusammengeschaltet werden, so dass sie kontinuierlich und gravimetrisch eine Mischung erstellen. Eine geeignete Materialzusammenführung über einen statischen Mischer (Kaskade) und/oder ein kernflussfreier Sammelbehälter stellen dies sicher. Eine Entmischung nach dem Dosieren ist so nicht mehr möglich. Eine Besonderheit bietet der gewogene Sammelbehälter, welcher den Aufbau einer Extrusionsregelung für Einschneckenextruder zulässt, der Dicken konstant hält und Flächengewichte oder Metergewichte ausregelt. Bei unterfüttert betriebenen Doppelschnecken Extrudern, wie sehr oft in der Compounding Industrie verwendet, muss neben der Rezepturtreue auch der Massenstrom entsprechend den Vorgaben konstant gehalten werden. Dies, um die benötigte Dispergierung und die thermische Stabilität des Prozesses sicherzustellen. In besonderem Maße gilt dies auch für alle Direktextrusion-Prozesse bei der Herstellung von Rohr, Profil oder sonstiger Endprodukte auf Doppelschnecken-Extrudern.
Geräteeigenschaften:
- Robuste, vibrationsunempfindliche Konstruktion für den Aufbau direkt auf dem Extruder ohne zusätzliche schwingungsdämpfende Maßnahmen und Hilfseinrichtungen.
- Dosiergeräte mit und ohne zusätzliches Rührwerk, je nach Rohstoff Anforderung.
- Dosierelement in Ausstattung für Granulate, Pulver, Fasern oder Flüssigkeiten.
- Innert Gas Beaufschlagung.
- Hochtemperatur Ausführung.
- Flexible und staubdichte Anbindung, wo dies benötigt wird.
- DMS Gewichtserfassung mit guten Seitenlasteigenschaften und busfähigen Gewichts-Signal.
- Alle elektrischen Komponenten wie auch Messzellen und Antriebe sind störsicher fertig vorverdrahtet; der Signalaustausch funktioniert über internen Bus mit extremer Störsicherheit.
- Produkttemperatur bis 80°C (HT-Ausführung für max. 180°C).
- Moderne Antriebe mit Pulsweitensteuerung oder AC- Antriebe mit variabler Drehzahlregelung.
- Steuerung mit Bedientastatur und Klartext-Anzeige (Multilingual).
- Sollwert-Vorgabe für Rezepturen in Prozent, in Teilen oder in physikalischen Einheiten, über Tastatur oder Datenschnittstelle.
- Verbrauchsdaten-Erfassung.
- Eingänge für InLine-Recycling und Nachfüllsteuerung.
- Eingänge für externe Führungsgrößen.
- Schnittstellen, je nach Anforderung des übergeordneten Systems.
Die genannten kontinuierlichen gravimetrischen Mischer lassen sich in Extrusionregelstrecken einbauen. Nur das von Process Control gewählte Verfahren der kontinuierlichen Trichterwaage vermeidet Entmischungsprobleme und lässt die kontinuierliche Mischungserstellung zu.
Andere Trichterwaagen müssen periodisch mit Mischung gefüllt werden. Dadurch entstehen oft Entmischungen. Wie beschrieben, kann mit einem besonderen Verfahren die Regelgeschwindigkeit um den Faktor 10 gegenüber herkömmlichen Geräten erhöht werden. So wird es möglich, auch kleinste Abweichungen umgehend auszugleichen.
InLine Recycling asr:
Bei den meisten Produktionsprozessen entstehen unvermeidbare Abfälle, wie zum Beispiel die Randstreifen bei der Folien-Extrusion. Diese Materialien sollten dem Produktionsprozess wieder zugeführt werden, und die Wertschöpfung aus diesem Material sollte immer dem Produzenten zufließen. Diese Randstreifen werden fast immer unmittelbar an den Wicklern abgetrennt, über die Randstreifenförderung abgesaugt und in eine Folienschneidmühle geblasen, dort nach dem Scherenschnitt-Verfahren zerkleinert und über ein Gebläse zu einem Zyklon geblasen. Aus dem Zyklon fällt das Mahlgut bei Process Control im freien Fall in eine spezielle Rückspeisemaschine. Diese führt dem Extruder nun von der Materialzusammensetzung spezifikationsgerechtes Mahlgut zu, so dass der Extruder nur genau die Menge an Neumaterial aufnimmt, welche an verkaufsfähiger Ware auf die Rolle gelangt. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Anlage besteht darin, dass am Ende einer Produktionsphase kein Restmaterial übrig bleibt und somit keine Mahlgüter oder Randstreifen gelagert werden müssen. Werden Randstreifen oder andere Produktionsabfälle separat aufgearbeitet oder an Recycling-Unternehmen verkauft, entstehen immer Verluste oder besser, der Ertrag wird reduziert.
Kombination von Extrusionsregelung, kontinuierlichen gravimetrischen Mischern und InLine Recycling:
Alle vorgenannten Lösungen erhöhen die Wertschöpfung an den zu erzeugenden Produkten stets unter Einhaltung der Produktspezifikation. Es gibt jedoch auch Produkte, die die Einarbeitung von weniger wertvollen Recyclaten zulassen. Hier sind blasgeformte Artikel zu erwähnen, welche im Coextrusionsverfahren hergestellt werden, oder auch coextrudierte Agrarfolien für die Land- und Forstwirtschaft. Bei diesen Produkten wird oft eine gewisse Wand- oder Foliendicke benötigt. Die eigentlichen Funktionsschichten liegen jedoch zum Beispiel außen, wie etwa bei der Silagefolie. Sie benötigt in den Außenschichten einen hohen klebrigen Anteil, da nach dem Wickeln der Ballen die klebrige Außenschicht die Ballen abdichtet. Die Mittelschicht wird nur benötigt, um die Folie fest und für den Landwirt maschinengerecht zu machen.
Pneumatische Förderanlagen:
Zur Handhabung der Neugranulate sind zusätzlich auch noch pneumatische Förderanlagen für den Materialtransport nötig. Für Pulver bieten sich auch andere Anlagen wie zum Beispiel flexible Förderschnecken an. Diese müssen vollautomatisch arbeiten und die Mitarbeiter entlasten. Hier haben sich Anlagen mit PLC-Fördersteuerungen sehr gut bewährt. Vorfilter halten die Luft rein, entlasten die Umgebung von Staub und stellen die Produktion sicher. Anlagen mit Vacubloc sind extrem wirtschaftlich zu betreiben und erhöhen die Verfügbarkeit wesentlich. Fördergeräte können mit selbstreinigenden Sieben ausgestattet werden. Förderungen können heute mit ENERGYcut controls geliefert werden, welche zu wesentlichen Energieeinsparungen und reduziertem Lärmpegel führen, die Anlageneffizienz wesentlich steigern und den eingesetzten Elementen zu wesentlich höherer Lebenserwartung verhelfen.
Bei Anlagen dieser Komplexität macht es Sinn, die Lieferverantwortung in eine Hand zu legen. Dies verhindert Abstimmungsprobleme und reduziert die Schnittstellen zu anderen Anlageteilen.
Ausblick:
Das Anforderungsprofil für aus Kunststoff gefertigte Granulate, Halbzeuge und Endprodukte fordert eine stetige Steigerung von Qualität und Eigenschaften. Gleichzeitig wächst für die Hersteller der Wettbewerbsdruck. Dies alles sowie auch ernsthafte betriebswirtschaftliche Gründe zwingen die Hersteller von Compounds, Folien, Platten, Rohren oder Profilen mit sachgerechten Investitionen den Bedürfnissen ihres jeweiligen Marktes gerecht zu werden. Die optimale Förderung und Dosierung am Anfang des Materialflusses und die Regelung der Extrusionsprozesse sowie die Einarbeitung aller Produktionsabfälle in den jeweils laufenden Auftrag ist wohl eine der sinnvollsten Investitionen und bietet die größtmögliche Wertschöpfung für den Produzenten. Dies gilt für Neuanlagen oder für den Ausbau von bestehenden Anlagen gleichermaßen. Steigerung der Produktivität, der Produktqualität und der Wettbewerbsfähigkeit sichern die Ziele eines jeden Unternehmens. Ferner hilft die kontinuierliche gravimetrische Dosiertechnik die Unternehmensziele der Anwender sicherzustellen. Dies durch Steigerung der Produktivität, Sicherstellung und Reproduzierbarkeit der Produktqualität ferner durch Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit durch Ausschöpfung aller möglichen Toleranzgrenzen. Alles das bei reduziertem Personaleinsatz.
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| Hans J. Sohn Sohn (Geschäftsführer Process Control GmbH) neben der PS-Compoundier Anlage mit 8 Komponenten für 3-4 t/h |
