Trocknen in Produktion und Granulierung

Trocknungsvorgänge bei der Kunststoffproduktion beziehungsweise Granulierung verlangen zum Teil andere Trocknungstechniken, als in der Verarbeitung. Hygroskopische Werkstoffe wie Polyester, Polyamide, Styrolpolymere und Acrylpolymere müssen unmittelbar vor der Weiterverarbeitung noch einmal sehr intensiv getrocknet werden. Ziel der Trocknung direkt im Anschluss an die Granulierung soll die folgenden Transport- und Lagervorgänge vereinfachen. Für manche Kunststoffe ist dieser, physikalisch korrekt als Entwässerung zu bezeichnende Vorgang, auch für die folgenden Verarbeitungsschritte absolut ausreichend. Im Gegensatz dazu sind manche Kunststoffe sehr hygroskopisch und müssen vor der Weiterverarbeitung noch einmal besonders intensiv getrocknet werden. Das beeinflusst die Qualität des Fertigproduktes, beispielsweise des Spritzgießteils, entscheidend: Verluste von Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit und Reißdehnung werden vermieden und die Fließeigenschaften der Schmelze bei der Weiterverarbeitung verbessert. Molekülkettenabbau als Umkehrung der Polykondensation durch Einlagerung von Wasser verhindert diese intensive Trocknung.

Im Zusammenhang mit der Granulierung sind zwei grundsätzliche Arten der Trocknung zu berücksichtigen:

• der Stränge vor Schnitt bei Trockenschnitt-Stranggranulieranlagen und
• von Granulat und Prozesswasser bei Unterwasser-Granulierungen (Strang und Heißabschlag).
  

Der Trocknungsvorgang ist Teil des Granulierprozesses und besteht aus drei Schritten. Bei der Vorentwässerung trennt ein mechanischer Abscheider bis zu 95 Prozent, und damit den Hauptanteil des Prozesswassers ab. Bei der Haupttrocknung trennen eine Luftströmung oder mechanische Bewegung, unterstützt von Sieben, die größeren Wassertropfen von der Granulatoberfläche ab. Eine Nachtrocknung entfernt durch Verdunstung aufgrund der im Granulat enthaltenen Restwärme und mit Luftströmung die restliche Feuchtigkeit von der Granulatoberfläch. Die beiden ersten Arbeitsgänge sind vorwiegend mechanischer Natur, während der dritte Schritt ein thermodynamischer Vorgang ist. Einige spezielle Verfahrensvarianten erfordern erhöhte Granulattemperaturen, zum Beispiel die direkte Kristallisation von PET. Durch gezielte Anpassung der Ausrüstung und spezielle Verfahrensführung ist das leicht realisierbar. Die Variantenvielfalt der Compounds bedingt auch spezielle Produkteigenschaften. Kunststoffgranulat kann abrasiv wirken, besondere bei Verstärkung, zum Beispiel mit Glasfasern. Manche Materialien können spröde oder brüchig sein und daher anfällig gegen schlagartige Beanspruchungen im Trocknungsprozess. Für diese Anwendungen hat Automatik Plastics Machinery einen Bandtrockner entwickelt, der Relativbewegungen zwischen Granulat und Maschinenteilen auf ein Minimum reduziert.

Granulattrocknung und -kühlung sind untrennbar miteinander verbunden. Während der Trocknung findet gleichzeitig auch eine Kühlung statt beziehungsweise die Wärme im Granulat wird zum Trocknen der Granulatoberfläche genutzt. Die große Herausforderung an die Verfahrenstechnik besteht darin, sowohl niedrige Granulattemperatur als auch geringe Restfeuchte bei begrenztem Energieeinsatz zu erreichen. In vielen Fällen wird der effektiven Trocknung Priorität eingeräumt. Dann muss dem Verfahren ein Abkühlschritt nachgeschaltet werden, beispielsweise in Form von Fluidbett oder Wendelkühlförderer.
Die Abhängigkeiten zwischen Restfeuchte und Granulattemperatur sind in jedem Fall nicht linear, die Absolutwerte hängen in hohem Maße von der Zusammensetzung des Kunststoffes und in geringerem Maße von dem Verarbeitungsverfahren ab. Unabhängig von der Trocknung des Granulats im Zusammenhang mit der Granulaterzeugung hat die Trocknung vor der Weiterverarbeitung die größten Auswirkungen auf die Qualität der herzustellenden Formteile und Halbzeuge. Öfen, Warmlufttrockner oder Trockenlufttrockner tragen zur Verbesserung der Oberflächen bei und verhindern Fließmarkierungen und Hohlräume. Der Auswahl der richtigen Trocknungstechnik kommt in der gesamten Prozesskette hohe Bedeutung zu. Umso besser, wenn verschiedene Systeme im direkten Vergleich zur Verfügung stehen. Nach eigenem Bekunden ist Automatik Plastics Machinery als einziger Hersteller in der Lage, alle Trocknungsarten im Zusammenhang mit der Granulatherstellung anzubieten und dementsprechend die Anwender unabhängig und neutral zu beraten. Ergänzt wird das durch Bereitstellung eines Technikums, im dem Kunden mit eigenen Werkstoffen die infrage kommenden Technologien erproben bzw. optimale Fertigungsparameter für die Serienproduktion erarbeiten können.