Kunststoffgranulat-Siebung

Lupenreine Produktqualität beim Sieben von Kunststoffgranulat

Schonendes Sieben im Multitasking-Modus. Polycarbonat dient immer dann als Problemlöser, wenn andere Kunststoffe zu weich, zu zerbrechlich, zu kratzempfindlich oder zu wenig formstabil sind. Noch mehr als bei anderen Thermoplasten werden an die Granulate und Pellets besondere Qualitätsanforderungen gestellt. Eine spezielle Siebtechnik soll die erfüllen.

Für einen produktschonenden Siebvorgang ist das JEL Freischwingersieb bis auf die Antriebseinheit komplett in Edelstahl gefertigt. (Quelle: Engelsmann)

Polycarbonat (PC) ist als Werkstoff in optisch anspruchsvollen Anwendungen im Einsatz: Von DVDs über Trinkwasserbehälter bis zur Glasalternative beispielsweise für Brillengläser oder Dachkonstruktionen in Bahnhöfen oder Wintergärten reicht das Spektrum. Viele innovative Anwendungen finden sich im Automobilbau. Im Vergleich zum spröden Glas ist Polycarbonat leichter und deutlich schlagfester. Außerdem besteht bei moderaten Aufprallenergien bzw. Geschwindigkeiten kaum Gefahr durch Splitterbildung, was PC-Scheiben besonders für industrielle Anwendungen prädestiniert. Neben ihrer hohen Bruchfestigkeit sind sie für einen großen Temperaturbereich nutzbar und bieten eine lange Lebensdauer, so dass sie als sichere Lösung für Schutzverscheibungen und Maschinenabdeckungen breite Verwendung finden.

Zur störungsfreien, prozesssicheren Verarbeitung und Qualitätssicherung der Endprodukte müssen die Granulate in „lupenreiner“ Form vorliegen. Hierfür werden im Zuge des Herstellungsprozesses mit einem speziellen Siebverfahren anhaftende Staubpartikel, Agglomerate und Überlängen entfernt. Die Eigenschaften von Kunststoffen in Primärform erschweren jedoch die Siebaufgabe und stellen hohe Ansprüche an den Maschineneinsatz. Eine aktuelle Anwendung des Siebmaschinenherstellers Engelsmann zeigt die Komplexität der Einrichtung einer neuen Fertigungsstraße: Ein Hersteller von Polycarbonat hat bei Errichtung an einem seiner Produktionsstandorte in China eine leistungsstarke Maschinenlösung gesucht.

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Die Anforderungen des Auftraggebers an die zu liefernde Siebmaschine waren vielfältig und anspruchsvoll zugleich. Eine trennscharfe Überlängenabsiebung (Stränglinge, Doubles und Triples) mit einem Aussiebegrad über 98,5 Prozent soll garantieren, dass das Granulat keinerlei Verunreinigungen enthält und eine weitestgehend reine Granulatstruktur ohne Überlängen, Fasern oder anhaftenden Staub zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Eine weitere Herausforderung ist die Anpassung der Siebmaschine an den vorgelagerten Produktionsprozess. Der vorgeschaltete Stranggranulator, sorgte für beengte Platzverhältnisse am Aufstellort, so dass bei der Konstruktion der Maschine die individuellen Gegebenheiten entsprechend eingeplant werden mussten.

Großzügige Montageöffnungen und Schutzverscheibungen sollen die Überwachung des Prozesses in der Langhub-Siebmaschine erleichtern. (Quelle: Engelsmann)

Trocknung beim Sieben
Nach eingehenden Tests mit dem Originalprodukt waren sich die Engelsmann-Konstrukteure sicher, dass mit Einsatz einer Langhubsiebmaschine der Typenreihe Freischwinger die Anforderungen des Auftraggebers erfüllt werden können. Die freischwingende Siebvariante wurde für das Sieben von trockenen und rieselfähigen Schüttgütern konzipiert. Wegen der laut Hersteller hohen Durchsatzleistung bis 250 t/h und dem besonders produktschonenden Siebvorgang mit trennscharfer Separation bis zu 99 Prozent wird der Freischwinger für alle Bereichen der Chemie-, Pharma-, Kunststoff- und Lebensmittelindustrie angeboten.

Um das Pflichtenheft der in China geplanten Anlage hinsichtlich Siebqualität und Durchsatzleistung zu erfüllen, wurde die Siebanlage in Ludwigshafen in Doppeldeckerausführung konzipiert. Das aus dem Stranggranulator zugeführte Polycarbonatgranulat sieben zwei übereinander angeordnete Siebdecks von fein nach grob. Ein Produktrücklaufboden führt das Granulat in die untere Ebene, wo es erneut abgesiebt wird – das untere Siebdeck dient der Kontrollsiebung, um den notwendigen Aussiebegrad sicherzustellen.

Abgestimmt auf die geforderte Leistung von 20 t/h und Granulatspezifikation (2,5×3,0 Millimeter) ist das obere Siebdeck mit sechs Siebeinlegern aus Lochblech mit 4,5 Millimeter Lochdurchmesser, das untere Siebdeck mit sechs Siebeinlegern 6 Millimeter Lochdurchmesser ausgestattet, so dass die Freischwinger-Siebmaschine 10,5 Quadratmeter Siebfläche bietet.

Die einzelnen Siebeinleger sind leicht zugänglich und können einfach und schnell gewechselt werden. (Quelle: Engelsmann)

Um die optimale Siebfähigkeit des im Stranggranulator oberflächenbefeuchteten Produkts zu erreichen, wird das Granulat während des Siebprozesses kontinuierlich getrocknet und gleichzeitig gekühlt. Dazu sind neben den sechs Lochblecheinlegern zwei weitere Einleger verbaut, die über einen oberhalb des Siebtrogs montierten Lufteinlassstutzen während des Siebvorgangs für eine ständige Luftzirkulation sorgen. Darin trocknet das Granulat und kühlt gleichzeitig von 60 auf 40 °C ab. Die Luftzirkulation hat zudem den Effekt, dass der Gegenluftstrom eine Entstaubung des Granulats bewirkt, indem er produktanhaftende Staubpartikel in eine nachgelagerte Filteranlage mitreißt. Das im begleitenden Trocknungsprozess entstehende Kondensat führt der Luftstrom über einen Abzugstrichter am Deckel der Maschine permanent ab.

Um einen produktschonenden Siebvorgang sicherzustellen, ist die Langhub-Siebmaschine inklusive aller produktberührenden Teile, außer der Antriebseinheit, aus Edelstahl (V4A 1.4571) gefertigt. Zudem wurde im Innenraum des Siebtrogs auf Dichtungen und den Einsatz anderer Metalle verzichtet. Das Sieb-Abreinigungssystem arbeitet mit Silikonkugeln, um eine Verunreinigung des Granulats durch Materialabrieb zu vermeiden. Zur optischen Überwachung des Siebvorgangs ist die Maschine mit großzügigen Sichtscheiben im Deckel sowie seitlich in Höhe des unteren Siebdecks ausgestattet. Dank der bruchfesten Schutzscheiben lassen sich Granulatverteilung und Produktverlauf innerhalb der Siebmaschine optisch verfolgen.

Nach dem Siebvorgang fällt die Gutware, die bei Durchmesser und Länge zwischen maximal 2,5 und 3,0 Millimeter betragen darf, über den Feingutauslauf aus der Maschine und wird dem folgenden Abfüllprozess zugeführt. Das für eine weitere Verarbeitung nicht verwendbare Grobgut verlässt über den Grobgutauslauf die Maschine. Die Ein- und Auslaufstutzen wurden entsprechend den örtlichen Gegebenheiten der chinesischen Produktionsanlage angeordnet, was dazu führte, dass sich der Einlauf zur Produktzuführung endlagerseitig und nicht – wie üblich –antriebsseitig befindet. Form, Kontur und Neigungswinkel des Einlaufstutzens wurden zudem an den Auslaufstutzen des Stranggranulators angepasst.

Baukastenprinzip und Schwungantrieb
Um Stillstandzeiten zu minimieren und somit die hohe Maschinenverfügbarkeit im Dreischichtbetrieb an 360 Tagen (zusätzlich fünf Arbeitstage für Wartung und eventuelle Reparaturen) im Jahr zu erreichen, muss die Maschine mit geringem Zeitaufwand zu reinigen sein. Nach Entfernen des Deckels mit wenigen Handgriffen lassen sich, so der Hersteller, die standardisierten, mit Pressleisten arretierten Siebeinleger schnell und einfach wechseln. Der freie Zugang zu den Siebeinlegern und deren einfache Demontage ermögliche die schnelle und rückstandslose Reinigung des Produktraums innerhalb der Maschine. Zudem können Teile im Innenraum leicht erreicht und getauscht werden. Die Schnellspanner verschließen den Siebtrog dicht mit den Deckelteilen und verhindern das Austreten von Staubpartikeln während des Siebvorgangs.

Für einen energiesparenden Betrieb ist der nach China gelieferte Freischwinger mit einem speziell entwickelten Schwungantrieb ausgestattet. Angetrieben über einen Elektromotor, der seine Leistung über einen Keilriemens auf eine mit Schubstangen versehende Schwungmasse überträgt, ist diese exakt auf die Masse des Siebtrogs abgestimmt. Dabei wiegt der Antriebsstrang mit Welle und Schwungscheibe etwa so viel wie der Trog inklusive Produkt. Ein Elektromotor treibt die Masse rund 15 Sekunden mit vollem Nennstrom an und hält sie dann mit lediglich 10 bis 20 Prozent der Nennstromstärke in Schwung. Dabei wird die elektrische Energie in Rotationsenergie gewandelt, in den Schwungscheiben gespeichert und nach und nach abgegeben. Die Maschine benötigt dank des auf dem Masseausgleich basierenden Antriebs nur vergleichsweise wenig Leistung, hier sind es bei den geforderten 20 t/h Durchsatzleistung, etwa 7,5 Kilowatt. Im Gegensatz zu Siebmaschinen mit ölgeschmiertem Motorgetriebe unterliege der Schwungantrieb nur geringem Verschleiß, was wiederum einen niedrigen Materialeinsatz und Wartungsaufwand zur Folge habe. Weiterer Vorteil des Schwungantriebs sei der im Vergleich mit anderen Siebmaschinen ähnlicher Leistung geräuscharme Betrieb mit weniger als 79 dB.

Die nach den Regeln der authentifizierten Prüfstelle in China (NEPSI) ausgeführte Siebmaschine wurde nach dreimonatiger Entwicklungs- und Fertigungszeit Richtung Fernost verschifft, wo sie vor Ort von zwei Engelsmann-Servicetechnikern montiert und in Betrieb genommen wird.

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