Trocknen, Fördern und Einfärben

Annina Schopen,

Bergi-Plast setzt auf Peripherie von Koch-Technik

Das Werk der Bergi-Plast in Berggießhübel kann auf eine über 100-jährige Geschichte zurückblicken. Der Kunststoffverarbeiter fertigt Verschlüsse jeder Art und in einem zweiten Werk in Dohma technische Teile für die Automobilindustrie. Bei Trocknung, Förderung und Einfärbung der Kunststoffgranulate setzt das Unternehmen auf den Peripherie-Spezialisten Werner Koch Maschinentechnik.

Spritzgießlinie mit Koch-Technik-Förderabscheidern auf den Spritzgießmaschinen. Über die Materialleitungen wird das Rohmaterial angesaugt und im Abscheider von der transportierenden Luft getrennt. © Koch

Wenn Firmen von „langjähriger Erfahrung“ in der Kunststoffverarbeitung sprechen, meinen sie meist die vergangenen 20 bis 30 Jahre. Bergi-Plast dagegen ist bereits über 50 Jahre in der Kunststoffverarbeitung aktiv. In dem damals verstaatlichten Unternehmen wurde 1962 eine grundlegende Wende im Leistungsprogramm eingeleitet. Der Fokus lag nun auf der Herstellung von Kunststoffteilen aus Thermoplasten im Spritzgießverfahren. Das Produktionspektrum umfasste zeichnungsgebundene, technische Teile für den Maschinenbau, die Elektroindustrie und Verschlüsse für Flaschen und Tuben. Die notwendigen Werkzeuge fertigte zumeist der eigene Formenbau an. Bis 1990 wuchs das Sortiment auf über 250 Kunststoffartikel, die auf 45 Spritzgießmaschinen produziert wurden.

Nach Reprivatisierung, Neuorientierung und Modernisierung kann Bergi-Plast seitdem auf ein stetiges Wachstum an Umsatz und Mitarbeiterzahlen zurückblicken. Partner bei der Modernisierung von Werk 1 in Berggießhübel und bei der Ausstattung vom 2012 errichteten Werk 2 in Dohma war Koch-Technik. „Sowohl bei den Verschlüssen, die wir in Werk 1 für die Verpackungsindustrie produzieren, als auch bei den technischen Teilen, die wir in Werk 2 für Automobil-Zulieferer fertigen, spielt Maßhaltigkeit die wichtigste Rolle. Bei den Verschlüssen kommt zudem noch absolute Farbtreue hinzu“, erläutert Anja Schröttenhamer vom Projektmanagement Verschlüsse. „Umso wichtiger ist deshalb, dass neben den Spritzgießmaschinen auch die Peripherie-Geräte und -Anlagen präzise und zuverlässig arbeiten.“

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Über 40 Millionen Verschlüsse monatlich

Insgesamt 57 Spritzgießmaschinen im Schließkraftbereich zwischen 5 und 250 Tonnen sind bei Bergi-Plast im Einsatz, darunter vier für die 2-Komponenten-Fertigung. In Werk 1, in dem 30 Maschinen stehen, werden monatlich über 40 Millionen Verschlüsse mit Gewichten zwischen zwei und 30 Gramm produziert. Dafür wurden im vorigen Jahr 1.610 Tonnen PP und 750 Tonnen PE verarbeitet. „Wir stellen Flip-Tops, Klappdeckel, Standard-, aber auch kundenbezogene Verschlüsse her, darunter Kanister-, Tuben-, Schraub- und Kosmetikverschlüsse“, erklärt Schröttenhamer.

Der Zwei-Komponenten-Abscheider TMA8 befüllt den Vormischer wechselweise mit Neuware und Mahlgut. © Koch

„Zum Einfärben haben wir über 5.000 verschiedene Masterbatches. Zudem kommen Flammschutz- und Gleitmittel zum Einsatz, die etwa bei den Flip-Tops das Herausgleiten des Zapfens aus der Öffnung erleichtern“, verrät die Expertin. Eine Vortrocknung des Materials, das aus Silos, Oktabins oder als Sackware zum Einsatz kommt, erfolgt in Werk 1 nicht. Allerdings wird darauf geachtet, dass die Feuchtigkeit in den Hallen besonders während warmer Witterung nicht zu hoch wird. Deshalb wurde eine Entfeuchtungsanlage installiert, die das Luftniveau auf 40 % Luftfeuchte hält.

Einfärbung direkt auf der Maschine

Auf fast jeder Maschine sind Zwei-Komponenten-TM-Förderabscheider von Koch-Technik installiert, um so eine Verarbeitung von zwei Materialkomponenten ermöglichen. So kann bei Bedarf in zusätzlich Prozentanteilen Mahlgut mit verarbeitet werden. Das Rohmaterial selbst wird in der Materialversorgungsanlage mit Unterdruck zur jeweiligen Maschine gefördert und dort in dem aufgebauten Materialabscheider selbst von der Förderluft getrennt. Ein dem Fördersystem vorgeschalteter Sa3-Sicherheitsfilter hält Staubpartikel aus der Förderluft zurück und garantiert so eine absolut saubere Förderung, indem er selbst Mikroteilchen bis zu 2  µ herausfiltert. Die TM-Förderabscheider, die bei Bergi-Plast im Einsatz sind, reichen vom Modell TMA8 bis zum Modell TMA20, womit Material von 200 bis 300 kg/h pro Verarbeitungsstation transportiert werden.

Darüber hinaus sind zum Einfärben der Verschlüsse auf jeder Maschine die Direkteinfärbgeräte der KEM-Baureihe installiert. Sie dosieren Masterbatch oder Additive direkt in den Einzugsbereich der Schnecke. Durch seine hohe Genauigkeit sorgt das KEM für exakt gleichbleibende Farbtöne beim Endprodukt. Die Einfärbung erfolgt mittels volumetrischer Kammerdosierung vollautomatisch auf die gesamte Einzugszeit der Schnecke – die Hauptkomponente wird über einen freien Zulauf beigegeben. Bei einem Produktwechsel verbleibt kein vermischtes Material in der Maschine, das dann entsorgt werden muss.

Veränderungen der Dosierwerte hingegen sind unmittelbar in der Produktion sichtbar. Beim KEM ist die Steuerung direkt im Gehäuse integriert und bietet verschiedene Programme für den direkten Einsatz auf der Maschine. So können Dosiermengen stufenlos in Prozent oder Sekunden eingestellt und später als Rezepturen abgespeichert werden.

Ein Baukastensystem für alle Fälle

Sowohl das KEM als auch die Materialförderabscheider TMA8 sind Teil des Baukastensystems von Koch-Technik. Ihm liegt der Gedanke der Modularität zu Grunde: Das Gesamtsystem setzt sich aus standardisierten Gerätekomponenten zusammen, wobei einzelne Module variabel über genormte Schnittstellen miteinander verbunden werden können. Jedes Gerät lässt sich mit anderen Systemen des Herstellers kombinieren. Hinzu kommt die laut Koch einfache Handhabung: So lassen sich bei allen Geräten die Förderhauben ganz einfach wegklappen und die Förderkörper aus hochwertigem Aluminium-Druckguss direkt auf der Maschine um 360° schwenken, ohne an Stabilität zu verlieren.

Die Materialversorgung für die Spritzgießmaschinen und die Trocknungsanlage lässt sich auf dem Touch-Panel der SPS-S7-Steuerung überwachen und anpassen. © Koch

Alle Veränderungen lassen sich in kurzer Zeit ohne Demontage der Geräte von der Spritzgießmaschine und völlig ohne Werkzeug bewerkstelligen. Mit Blick auf die Zukunft ist dieses Baukastensystem außerdem nicht als statisches Gebilde ausgelegt, sondern wird zyklisch um weitere sinnvolle Komponenten erweitert. Der modulare Charakter garantiert überdies, dass sich bewährte Geräte weiterhin mit neuester Technik kombinieren lassen.

Vortrocknung ist wichtig

Dies gilt auch für das Werk 2, das Bergi-Plast 2012 in Dohma neu errichtet hat. Auch dort sind zahlreiche Systeme von Koch-Technik im Einsatz. Auf 27 Spritzgießmaschinen werden hier im Mikrospritzguss vor allem technische Teile mit Gewichten von unter einem Gramm bis 50 g aus POM, PBT, PEEK sowie PA mit und ohne Glasfaser gefertigt. Monatlich werden rund 6,5 Millionen Teile gespritzt. Dafür werden etwa 350 Tonnen Material im Jahr verarbeitet. Dabei ist eine Vortrocknung zwingend notwendig.

Die Trocknungsanlage wurde in einem Raum neben der Produktion installiert, auf einer speziell angefertigten Bühne steht sie in drei Metern Höhe über dem Materiallager. Zum Einsatz kommen zwei Trockner vom Typ CKT 300 und CKT 500 mit einem Trocknungsvolumen von insgesamt rund 1.500 Litern. Die beiden Trockner waren bis zum Neubau in Dohma zur Fertigung der technischen Teile in Berggießhübel installiert. Zusammen mit der Materialversorgung wurden die weiterhin voll funktionsfähigen Geräte in dem neuen Werk installiert.

Zum Energiesparen hat der CKT 300 die patentierte ÖKO-Anlagensteuerung. Sie besteht aus automatischen Luftabsperrklappen in der Zu- und Rückluftleitung an jedem Trocknungsbehälter, die über einen Temperaturfühler das Signal zum „Öffnen“ oder „Schließen“ abhängig von der Rücklufttemperatur erhalten. Dabei wird die Temperatur im oberen Bereich des Trocknungsbehälters ständig überwacht. Wenn diese Temperatur ansteigt, weil keine oder nur eine reduzierte Entnahme stattfindet, schließen sich die Absperrklappen, und der Behälter geht in Ruhestellung. Wird wieder Material entnommen, schaltet sich der Behälter automatisch wieder zu. Zudem geht der Trockenlufttrockner automatisch in Ruhestellung, wenn alle Energiesparklappen geschlossen sind.

Die Schließklappen sind zudem mit den Heizungen gekoppelt. Sobald das Granulat auf eine zur Verarbeitung notwendige Restfeuchte getrocknet ist, wird die Heizung heruntergefahren und der jeweilige Behälter aus dem Trocknungskreislauf genommen. Erst wenn Material entnommen wird oder die Temperatur unter einen bestimmten Wert absinkt, wird der Behälter wieder zugeschaltet. Die Verarbeiter:innen profitieren bei dieser lastabhängigen Trocknung von maximaler Energieeinsparung, gepaart mit einem Schutz vor Übertrocknung durch eine zu lange Trocknungszeit des thermisch empfindlichen Materials. Verfärbungen oder Veränderungen von mechanischen Eigenschaften werden so zuverlässig verhindert und die Qualität des Endprodukts sichergestellt.

Ein weiteres Feature, das ebenfalls für eine gleichmäßige Güte und energieeffiziente Trocknung von hygroskopischen Materialien sorgt, ist die für Trockner dieser Größenordnung serienmäßige Taupunktsteuerung von Koch. Bei nicht getrockneten oder ausreichend kontrolliert getrocknetem Material kann sich Kondensat auf der Oberfläche des Granulats absetzen. Die Folge in der späteren Verarbeitung sind Schlieren- und Blasenbildung, Versprödung oder eine Beeinträchtigung der Festigkeit beim Endprodukt.

Getrocknet wird taupunktgesteuert. Die Anlagensteuerung sorgt dabei für Energieeinsparung, gepaart mit einem Schutz vor Übertrocknung des thermisch empfindlichen Materials. © Koch

Die CKT-Trockner arbeiten taupunktgesteuert mit zwei in sich geschlossenen Trocknungskreisläufen. Während ein Kreislauf vorgetrocknete Luft durch die Trocknungsbehälter führt, dort die Feuchtigkeit des Granulats aufnimmt und später an ein Trockenmittel abgibt, regeneriert der zweite Kreislauf einen anderen Behälter mit Trockenmittel. Taupunktgesteuert wird auf einen zweiten, regenerierten Behälter umgeschaltet, sobald das aufnehmende Trockenmittel mit Feuchtigkeit gesättigt ist. Der Taupunkt liegt zwischen –30 und –60 °C. Dieser Bereich entspricht einem absoluten Wassergehalt von maximal 0,33 bis 0,011 g pro Kubikmeter Luft. Das Granulat wird in diesem Bereich sicher auf die zur Verarbeitung notwendige Restfeuchte getrocknet.

Materialversorgung nach Maß

Auch in Werk 2 kommen TM-Materialförderabscheider zum Einsatz. Die Verrohrung wurde mit sanft geschwungenen Bögen aus Spezialglas an den Umlenkungen realisiert. Sie verhindern Verschleiß, der sonst durch den stetigen Aufprall von hartem Granulat auf die Rohrinnenwände entstehen würde. Zudem stellen Glasaufprallplatten in den Materialabscheidern sicher, dass Material nur auf das Glas trifft. Auch dies hilft, den Verschleiß durch das glasfaserhaltige Fördermaterial zu minimieren. Die Materialversorgung zur Trocknerbefüllung und Produktionsversorgung wird über eine SPS-S7-Steuerung mit Touch-Panel bedient. Über das Display können für jeden Abscheider individuell die Förderparameter eingegeben und überwacht werden.

So ist Bergi-Plast in der Lage, die hohen Qualitätsanforderungen der Kunden zu erfüllen. Darüber hinaus sorgen eine ständige Produktionsüberwachung, In-Prozess-Kontrolle sowie eine statistische Qualitätskontrolle für ein gleichbleibend hohes Niveau der Erzeugnisse. Dies wird mit Hilfe eines 3D-Messplatzes, Analysewaage, Rauheits-, Drehmoment- und Konturmessgerät, Zug- und Drückprüfmaschine sowie Profilprojektor sichergestellt.

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