Kunststoffverarbeitung – Technik für China

Schwieriges Mahlgut prozesssicher verarbeiten

In der neu errichteten Produktion im chinesischen Zhangjiagang werden TPO-Folien produziert, die unter anderem für Instrumententafeln, Türverkleidungen und Mittelkonsolen eingesetzt werden. (Quelle: Opel)

Ende Oktober 2013 hat Benecke-Changshun Auto Trim, ein Joint-Venture von Benecke-Kaliko, Hannover, mit dem chinesischen Händler für Automobilkunststoffe Jiangsu Changshun Group, am Standort Zhangjiagang in Ostchina eine neue Produktionslinie für Innenraumfolien aus thermoplastischen Elastomeren auf Olefinbasis (TPO) in Betrieb genommen. Die Materiallogistik bietet aufgrund der teils schwierigen Materialeigenschaften einige Besonderheiten.

Für die neue Folien-Produktionslinie haben die Betreiber auch hinsichtlich der Materialversorgung auf moderne, weitestgehend automatisierte Technik gesetzt. Konzeption und Realisierung entlang der gesamten Verfahrenskette vom Silo bis zum Extruder kommen aus einer Hand, in dem Fall von Protec Polymer Processing. Neben der Zuführung von Neuware gemäß Rezeptur wird auch Mahlgut aus dem produktionsbedingt anfallenden kontinuierlichen Randbeschnitt und den bei Materialwechseln entstehenden Anfahrballen wertschöpfend in den Prozess zurückgeführt. Da die TPO-Innenraumfolien um bis zu 50 Prozent leichter sind als die in diesen Anwendungen noch häufig eingesetzten PVC-Folien und sie aufgrund der gummiartigen Eigenschaften gleichzeitig zum Verkleben neigen, weist das TPO-Mahlgut eine schwieriges Fließverhalten auf. Somit musste für die Mahlgutförderung eine spezielle, dem besonderen Fließverhalten angepasste, Prozessführung und Anlagentechnik konzipiert werden.

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Der Folienextruder, ein Doppelschneckenextruder, wird unterfüttert betrieben. Die Durchsatzregelung übernimmt ein über dem Materialeinzug positioniertes gravimetrisches Dosier- und Mischsystem Somos Gramix S9. Es ist einsetzbar für maximal neun Komponenten (Haupt- und Nebenkomponenten in unterschiedlichem Verhältnis, je nach Rezeptur), davon zwei Mahlgutkomponenten, getrennt für helle und dunkle Mahlguttypen. Betrieben wird der Extruder mit bis zu 800 kg/h Durchsatz, der Mahlgutanteil kann bis 50 Prozent betragen.

Mahlguthandling mit Zwischenlagerung
Die Transportwege für das Mahlgut sind variabel ausgelegt. Ausgehend von den beiden Mühlen - einer zur Randstreifen- und einer zur Ballenzerkleinerung -, kann das Mahlgut wahlweise direkt zur Dosierstation am Extruder, in einen vorgeschalteten Mischtrichter oder eine Big-Bag-Abpackstation gefördert werden. Letzteres ist immer dann der Fall, wenn größere Mengen anfallen, die nicht unmittelbar in die Produktion zurückgeführt werden können, wie beim Zerkleinern von Anfahrballen. Diese Fraktionen werden in Big-Bags so lange zwischengelagert, bis der gleiche Folientyp wieder auf dem Produktionsprogramm steht. Dann gelangt dieses Mahlgut von einer Big-Bag-Entleerstation in einen Mischtrichter, wird hier mit dem ebenfalls zugeführten Randstreifen-Mahlgut aus der laufenden Produktion homogen gemischt und anschließend dem Materialstrom am Extrudereinzug zudosiert. Der Mischtrichter ist so ausgelegt, dass der Extruder störungsfrei mit einem Mahlgutstrom bis 200 kg/h betrieben werden kann.

Zur prozesssicheren Förderung des klebrigen TPO-Mahlguts sind mehrere Besonderheiten realisiert worden, beginnend bei Auslegung der Mischschnecke im Mischtrichter für ein höheres Drehmoment. Auch das Austragen des Materials aus dem Trichter übernimmt eine Austragsschnecke, also quasi dosiert, bevor es ein Saugfördersysten in Rohrleitungen zur Dosierstation transportiert. Das gleiche gilt für den Materialaustrag an der Big-Bag-Entleerstation. Die Materialvorratsbehälter für das Mahlgut - hier sind es Spezialbehälter mit asymmetrischen Wänden - auf der Dosierstation, dem Mischtrichter und der Big-Bag-Befüllstation erhielten zusätzlich Auflockerungsrührwerke, um das sehr leichte (Schüttgewicht etwa 150 g/l) und zugleich zum Verkleben neigende Mahlgut kontinuierlich rieselfähig zu halten. Und eine weitere Besonderheit der installierten Mahlguthandling-Ausstattung ist, dass Mischtrichter, Befüll- und Entleerstation für die Big-Bags doppelt vorhanden sind, einmal für alle hellen und einmal für alle dunklen Materialchargen, um einen Farbwechsel schnell und mit möglichst geringem Materialverlust realisieren zu können.

Hohe Dosierpräzision, kurze Reaktionszeiten
Das eingesetzte gravimetrische Dosier-und Mischsystem eignet sich laut Anbieter für die Versorgung überfüttert oder unterfüttert betriebener Extruder, kontinuierlicher Fertigungsprozesse in der Coextrusion oder auch Anwendungen in der Blasformtechnik mit einer längshomogenen Materialmischung und Durchsätzen bis 2400 kg/h. Die im System eingesetzte Wägeelektronik ermöglicht demnach sehr geringe Additivmengen von 200 g/h - das entspricht rund drei Gramm pro Minute - prozessstabil mit einer Toleranz von ±1 Prozent zu dosieren, bei größeren Durchsätzen bis ±0,5 Prozent). Schnelle Wägeprozesse und kurze Wägeintervalle ergeben kurze Kommunikations- und Reaktionszeiten. Das soll selbst kurzfristige Durchsatzschwankungen der Verarbeitungsmaschine schnell korrigieren. Das ermögliche beispielsweise das Anfahren eines Extruders mit geringem Materialverlust, das schnelle Erkennen von Ausreißern hat insgesamt weniger Produktionsabfall zur Folge.

Die Steuerung des Dosiersystems wird über einen Touchscreen bedient und bietet vielfältige Anzeige- und Auswertefunktionen. Aktuelle Prozesszustände der Dosieranlage werden intuitiv erfasst, Störungen und eventuell auftretende Fehler als Klartext angezeigt. Die Gramix-Steuerung erkennt automatisch auch die in den einzelnen Dosierstationen eingesetzten Dosierschnecken. Bei einem Schneckenwechsel - beispielsweise zur Erhöhung der Durchsatzleistung - folgt so die Korrektur der Förderwerte in einigen Sekunden. Vermieden werden hierdurch Fehler in der Mischungszusammensetzung.

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