Mit Vakuum zum Optimum

Meinolf Droege,

Entgasungssysteme gegen Schadluft

Basierend auf der Vakuumtechnik stehen mehrere Systemlösungen für die Entgasung hoch- und niederviskoser Materialien zur Verfügung. Primär für die Abfüll- oder Förderprozesse in der Kunststofftechnik entwickelt, eignen sie sich mitunter auch für andere Anwendungen, in denen die luftfreie Verarbeitung pastöser oder dünnflüssiger Fluide von zentraler Bedeutung ist.

Die halbautomatischen Vakuumstation füllt pastöse und dünnflüssige Medien luftfrei in 200-Liter-Deckelfässer oder andere Gebindegrößen ab. © Tartler

Vier Systemlösungen decken einen breiten Aufgabenbereich der Entgasung hoch- und niederviskoser Materialien ab. Die Abfüllanlage Tava F, die Fasswechselanlage Tava D und die Evakuierungsanlage T-Evac in ihrer Offline- und Inline-Ausführung arbeiten mit Vakuumtechnik, um pastöse und dünnflüssige Medien von störender Luft und Feuchtigkeit zu befreien – sowohl während des Befüllens in Deckelfässer als auch während der Zuführung in Dosier-, Misch- oder andere Verarbeitungsanlagen. Je nach Baureihe liefert Tartler diese Entgasungssysteme inzwischen nicht mehr nur an die Hersteller und Anwender von Kunstharzen, sondern vermehrt auch in die Fluid-, Chemie- und Prozesstechnik. Denn auch hier spielt die luftfreie Verarbeitung hoch- und niederviskoser eine wichtige Rolle.

Deckelfässer luftfrei füllen

Mit den Anlagen der Baureihe Tava F steht eine branchenübergreifend nutzbare Systemlösung bereit, mit der sich hochviskose und pastöse Halbzeuge prozesssicher in marktübliche Spannring-Deckelfässer abfüllen lassen. Problematisch sind Lufteinschlüsse im Material, die sich während der Befüllung bilden können. Gelangt diese Schadluft bei der Entnahme, Förderung und Dosierung in die Dosierpumpe, so wird der Verarbeitungsprozess massiv gestört. Nicht selten ist ein Abbruch des Verfahrens erforderlich und das komplette System muss mit Material freigespült werden, bis sämtliche Luft entwichen ist und es wieder einwandfrei arbeitet. In solchen Fällen schlägt nicht nur ein größerer Materialverlust negativ zu Buche; häufig fallen auch zusätzliche Kosten an, da etliche Teile aufwändig zu reinigen sind oder gar als Ausschuss entsorgt werden müssen.

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Bei den hier vorgestellten Anlagen handelt es sich um halbautomatische Entgasungsstationen für die luftfreie Abfüllung von 50- und 200-Liter-Fässern, die sich auch auf andere Gebindegrößen auslegen lassen. Ihre wichtigsten Komponenten sind eine Vorrichtung zum Einspannen und Stabilisieren des Fasses, ein Kombiaufsatz zur synchronisierten Vakuumerzeugung und Befüllung, eine Vakuumpumpe und die Steuerung mit Touchscreen. Alle Einheiten sind kompakt und rundum zugänglich auf einem Sockel mit Fasszentrierplatte installiert. Während das Positionieren des leeren Fasses und das Schließen der Spannvorrichtung manuell erfolgen, laufen die Vakuumbeaufschlagung des Fasses und das nahezu gleichzeitige Einfüllen der pastösen Masse automatisiert ab. Ein Fass ist nach wenigen Minuten luftfrei befüllt und steht für den Abtransport zum Anwender bereit.

Materialhersteller können ihren Kunden damit die Garantie geben, dass sie optimal befüllte Fässer ohne Lufteinschlüsse erhalten, die eine prozesssichere Weiterverarbeitung ermöglichen. Zudem kann sich die Lagerstabilität erhöhen, da keine Kontamination mit Luft mehr möglich ist. Zur Befüllung großerer Mengen an Deckelfässern gibt es auch vollautomatisierte Komplettlösungen.

Fässer prozesssicher wechseln

Was die Tava F auf der Seite der Materialabfüller ermöglicht, realisiert die Tartler-Anlage Tava D auf der Seite der Anwender hochviskose PU- und Epoxidharze oder Silikone: Den schnellen wie sicheren Tausch der Komponentenfässer ohne das Risiko der Einbringung schädlicher Luft in den Prozess. Die Anlage ist eine vollautomatisierte Entgasungs- bzw. Evakuierungsstation mit Vakuumspannfass zum Aufnehmen, Abpumpen und Entlüften der Deckelfässer. Im Fass wird zwischen Materialoberfläche und Fassfolgeplatte ein Vakuum von -0,97 bar erzeugt und durch eine zwar luft- aber nicht mediendurchlässige Fassfolgeplatte abgesaugt. Gleichzeitig wird auch jene Luft erfasst, die sich möglicherweise schon in der Förder- und Dosierpumpe befindet; etwa weil beim Anheben der vorherigen Fassfolgeplatte pastöses Material herausgetropft ist. Durch das Vakuum im Fass besteht beim Fasswechsel keine Spritzgefahr, was die Kontamination der Mitarbeiter mit dem Material verhindert.

Die Regelung des Vakuums übernimmt die prozessorientiert ausgelegte Steuerung. Sobald der Fasswechsel abgeschlossen ist und die Fassfolgeplatte auf der Materialoberfläche aufsitzt, wird das Vakuum automatisch „abgeschaltet“ und unter der Fassfolgeplatte ein Überdruck erzeugt. Die Anlage ist laut Hersteller bedienerfreundlich gestaltet, arbeitet automatisch und bietet dem Anwender volle Kontrolle bei null Materialverlust, null Spritzgefahr und null Handarbeit.

Entgasung in- oder offline

Erstmals auf der Composite Europe 2019 vorgestellt wurden Systemlösungen der Baureihe T-Evac. Mit diesen Vakuum-Entgasungsstationen für die prozessintegrierte Evakuierung von Luft und Feuchtigkeit aus Kunstharzen und Härtern vor dem Dosieren und Mischen bietet sich Anwendern der Verfahren Vakuuminfusion, Nasspressen, Resin Transfer Moulding (RTM) und Pultrusion (Strangziehen) eine moderne Möglichkeit zur Verbesserung ihrer Formgebungsprozesse und Produktqualität. Die Entgasungsstation eignet sich für die Epoxyd- und die PU-Harz-Entgasung und wird in zwei Ausführungen angeboten: Als zentrale Offline-Station, die mehrere Dosieranlagen – etwa Flüssigharz-Anlagen wie die Nodopur – mit entgastem Material „betanken“ kann, und als Inline-Entgasungssystem, das direkt in die Dosier- und Mischanlage integriert ist.

Der Eintrag von Luft und Feuchtigkeit aus den angelieferten Harz- und Härterkomponenten wirkt sich nicht nur negativ auf die Qualität der Komponenten aus, sondern kann auch den Dosier- und Mischprozess erheblich beeinträchtigen. Besonders bei der Verarbeitung von Composite- und Verbundwerkstoffen ist das ein Problem. Im Resin Transfer Moulding und in der Infusionstechnik muss das Vakuum in der Form eigentlich auch die Luft und die Feuchtigkeit aus dem zugeführten flüssigen Kunstharz evakuieren. Das ist aber in der Praxis kaum machbar.

Die T-Evac greift deshalb schon in einer früheren Prozessstufe in das Geschehen ein: Bereits bevor das Material aus dem angelieferten Gebinde in die Dosier- und Mischanlage (oder ein Folgegebinde) gelangt, wird es in der Entgasungsstation von Luft und Feuchtigkeit befreit. Gleichzeitig wird es auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur gebracht. Die gesamte Prozesskette ist hermetisch geschlossen und steht permanent unter einem Vakuum <5 Millibar.

Die Anlage steht in verschiedenen Ausbaustufen und Varianten für unterschiedliche Harze und Härter zur Verfügung. Ihre Siemens-Steuerung erlaubt zudem die Integration individueller Anwenderwünsche. Die Entgasungskapazität startet bei 1000 Liter pro Stunde und die eingebauten Komponenten werden mit integrierten Sensoren überwacht, die ein integriertes Schutzsystem bilden. Zum Anschluss von 1200-Liter-IBCs gibt es eine MX-Kupplung mit Kamlok-Adapter.

Die Offline-Ausführung steht in zwei Varianten zur Verfügung: Zum Direktanschluss an die Dosier- und Mischanlage oder mit Voranstellung eines zusätzlichen Puffertanks, der die Nachfüllzeiten der Dosieranlage erheblich reduziert. In der Prozesskette befindet sich dieser Tank zwischen Entgasungsstation und Dosier- und Mischanlage. Er dient der sicheren Lagerung des entgasten Materials unter vollem Vakuum und unterstützt die Optimierung der Materialtemperatur. Die Dosieranlagen können aus diesem Puffertank sehr schnell befüllt werden.

Als Inline-Ausführung wird die T-Evac in die Dosier- und Mischmaschine eingebaut. Die Maschinenbefüllung und die Entgasung der A- und B-Komponente laufen in einem Arbeitsschritt. Dabei kann die Befüllung der Maschine synchron während des Applikationsprozesses ablaufen. Diese Variante erfordert weniger Bedienpersonal und weniger Stellplatz in der Werkshalle.

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