Sichere Compoundierung

Auf die Füllstoffe kommt es an

Kunststoffe, deren Eigenschaften mit einem oder mehreren Zuschlagstoffen zielführend gesteuert werden, bezeichnet man als Compound. Die Reihe der Zuschlagstoffe ist lang und von Compound zu Compound individuell. Interessant sind für die Rohstoff-Automation vor allem Verstärkungsstoffe. Dazu gehören Glasfasern, Füllstoffe wie Kreide und Talkum, Pigmente wie Titandioxid und Oxide sowie verschiedene Additive. All diese Rohstoffe müssen – neben dem Basispolymer – der Extrusion sicher zugeführt werden. Es werden Systeme zur Rohstoffautomation benötigt, deren besonderen Eigenschaften den verschiedenen Zuschlagsstoffen gerecht wird.

Turbokonus mit Schleuse zum Fluidisieren der am häufigsten eingesetzten – jedoch mitunter schwer fließenden – Füllstoffe Kreide und Talkum. © AZO

Die gewünschte verstärkende Eigenschaft von Glasfasern hat einen hohen Preis: Die hohe Abrasivität verursacht hohen Verschleiß in der Anlage. Um Betriebsausfälle und lange Standzeiten zu vermeiden, muss die Förderanlage entsprechend ausgelegt sein. Exakt eingestellte Fördergeschwindigkeiten und Dichtstromförderungen mit getakteter Luftzufuhr können Abhilfe schaffen. Zusätzlich empfiehlt es sich, verschleißfeste Werkstoffe einzusetzen, zum Beispiel Förderleitungen aus Glas. Im Bereich der Empfangsbehälter wäre eine reine Glaslösung jedoch sehr teuer und bruchempfindlich, deshalb kommen dort Abscheider zum Einsatz, die mit Glas beschichtet oder anderer Keramik ausgekleidet sind. Im Bereich der Fertigware erzielen auch nitrierte Oberflächen lange Standzeiten.

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Kreide und Talkum – ein (un-)gleiches Paar
Die am häufigsten eingesetzten Füllstoffe sind Kreide und Talkum. Für deren Förderung wird häufig nach einem System verlangt, das beide Rohstoffe zuverlässig handhaben kann. Es ist jedoch dem unterschiedlichen Verhalten der Produkte Rechnung zu tragen: Beide lassen sich durch Zugabe von Luft fluidisieren, was eine pneumatische Förderung generell erleichtert, jedoch kann es bei Talkum zum „Durchschießen“ durch die Anlage kommen. Eine geeignete Gegenmaßnahmen sind beispielsweise der Einsatz von Schleusen mit kleinen Spaltmaßen oder Schneckenlösungen mit Gegendruckzylinder.

Mit Klopfern ausgerüstete Schlauchleitung, die das „Anbacken“ kohäsive und adhäsiver Rohstoffe wie TiO2 verhindern soll. © AZO

Des Weiteren verändert die Fluoridierung die Schüttdichte der Füllstoffe temporär. Aufgrund des Lufthaltevermögens nimmt das Volumen der Füllstoffe zu und das Schüttgewicht ab. Schwankende Schüttgewichte sind in kontinuierlichen Prozessen aber nicht gewünscht. Deshalb muss den Produkten in Pufferbehältern Zeit gegeben werden, die Luft wieder abzugeben, bevor sie dem Prozess zugeführt werden. Vor allem bei Kontiprozessen stellt dies hohe Herausforderungen an das Materialhandling.

Titandioxid (TiO2) –Multitalent mit Tücken
In vielen Produkten des täglichen Lebens ist TiO2 unverzichtbar. In Compoundier-Prozessen dient es oft als „Weißmacher“, etwa in Fensterprofilen. Doch TiO2 ist in zweierlei Hinsicht kein einfacher Rohstoff: Zum einen zeigt der Rohstoff kohäsive und adhäsive Eigenschaften und neigt deshalb zu starken Anhaftungen an Oberflächen und schlechtem Fließverhalten. Zum anderen ist der Rohstoff lungengängig und wurde zum im Oktober 2019 von der EU als potentiell krebserzeugend eingestuft und somit als Gefahrstoff bewertet.

Ja nach gefördertem Material sind besonders abriebfeste Werkstoffe in der Fördertechnik erforderlich, beispielsweise Glas für den Leitungsbau oder speziell nitrierte Oberflächen in den Behältern. © AZO

Um trotz der genannten Eigenschaften eine exakte Dosierung und Automation zu ermöglichen, kommen Vibrationsböden mit eingebauter Belüftung als Austragungsunterstützung zum Einsatz. Um Anbackungen in den Rohrleitungen zur vermeiden, verwendet man bei pneumatischen Förderanlagen Schlauchsysteme. Durch leichte Bewegungen der flexiblen Schläuche lösen sich Produktanhaftungen immer wieder ab.

Der Betreiber der Anlage hat auf Grund der Einstufung von TiO2 als Gefahrstoff die Arbeitsplätze so zu gestalten, dass eine Gefährdung des Bedienpersonals ausgeschlossen ist. Hierzu gibt es spezielle Entleersysteme für Säcke und Big-bags, die das Handling unter Containment-Bedingungen ermöglichen.

So hat jeder Füllstoff durch seine Besonderheiten entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Compounds. Schon vor dem eigentlichen Prozess kommt es deshalb darauf an, die Füllstoffe und deren Charakteristika zu kennen, um sie in der richtigen Menge, zur richtigen Zeit, an den richtigen Ort zu bringen.

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