Horizontal-Schneidmühle für Leichtbau-Granulate

Annina Schopen,

Aus der Extrusion in die Zerkleinerung

Hochfeste Hartschaum-Werkstoffe sind eine wichtige materialtechnische Komponente zur Realisierung moderner Leichtbau-Konstruktionen für den Flugzeug- und Automobilbau oder in der Medizintechnik. Ihre Herstellung beruht unter anderem auf der Verarbeitung hochwertiger Kunststoffgranulate aus extrudierten Copolymerisat-Halbzeugen.

Die Scherenschnittmühle RS 38060 HZ der Rotoschneider-Familie – hier mit geöffnetem Siebwagen. © Getecha

Die Verwirklichung leichter aber hochbelastbarer Sandwich-Konstruktionen für den Flugzeug- und Automobilbau zählt zu den typischen Anwendungsgebieten von Hartschaumstoffen aus Polymethacrylimid. Eine maßgebende Komponente für deren Fertigung ist die thermische Verarbeitung hochwertiger Kunststoffgranulate mit definierten Korngrößen. Gewonnen werden diese Granulate durch die gezielte und wiederholgenaue mechanische Zerkleinerung harter Copolymerisat-Platten. Sie erfolgt in eigens dafür konfigurierten High-Performance-Mühlen, wie sie das deutsche Unternehmen Getecha realisiert – beispielsweise für einen der führenden Hartschaum-Produzenten.

Als technische Basis dafür diente dem Anlagenbauer in diesem Fall eine Mühle vom Typ RS 38060 aus seiner Rotoschneider-Familie, die als Spezialausführung HZ ausgelegt wurde. Das heißt: Über das Serienmodell hinaus hat diese Mühle eine Reihe kunden- und einsatzspezifischer Merkmale und Systemkomponenten, die eine wirtschaftliche und berechenbare Herstellung von Copolymerisat-Granulat mit definierter Korngröße – hier zwischen 0,5 und 3,0 mm – gewährleisten soll. Als Richtwert gilt dabei die Erzeugung eines möglichst geringen Anteils von Mahlgut im Bereich < 0,5 mm. Unterhalb dieser Marke lässt sich das Granulat nur noch eingeschränkt verarbeiten.

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Vor allem die Bereitstellung einer wartungsarmen Komplettlösung, die über die Zerkleinerung hinaus auch die erforderliche Absaugtechnik und ein maßgeschneidertes Zuführsystem beinhaltet, seien wichtig gewesen, so das Getecha-Engineering. Entscheidend hierbei: Durch ein horizontales Mühlendesign (HZ) wurde die Integration eines leistungsfähigen Doppeleinzugsrollenpaares möglich. „Infolgedessen kann die Materialzuführung in der Waagerechten erfolgen, was den Vorteil bietet, dass der Anwender sowohl die Zuführgeschwindigkeit als auch die Erstabschnittlänge der zu zerkleinernden Platten und Profile frei bestimmen kann. Im Zusammenspiel mit einem Mühlensieb mit geeigneter Lochdimension – einem Nahsieb mit Lochgrößen 3,0 - 5,0 mm – erzeugt unsere Systemlösung einen hohen Granulatanteil der gewünschten Abmessungen bei zugleich minimalem Feinanteil“, sagt Eva Rosenberger, Vertriebsleiterin und Gesellschafterin von Getecha.

Komplettlösung zur Herstellung hochwertiger Kunststoffgranulate aus extrudierten Copolymerisat-Halbzeugen: Mühle RS 38060 HZ mit integriertem Doppelwalzeneinzugspaar, Zuführtisch und Absauganlage. © Getecha

Projektarbeit mit drei Feldversuchen

Das weitgehend automatisierte Gesamtwerk sei das Ergebnis eines gemeinsamen mehrstufigen Entwicklungs- und Optimierungsprozesses, in dessen Verlauf unterschiedliche Mühlenzuführungen mit frontalen und rückseitigen Trichtern traditioneller Bauform getestet und analysiert wurden. Die unregulierte Materialzuführung induzierte dabei höhere Energieverbräuche und es ließ sich kein direkter Einfluss auf die Mahlgutdimension nehmen. Zudem erweis sich die manuelle Plattenzuführung der bis zu 30 kg schweren und unhandlichen Platten als unpraktikabel.

Vor diesem Hintergrund entschied sich das Ingenieurs-Team von Getecha dafür, das horizontale Design der Bauform HZ einzusetzen. Denn bei der horizontalen Zuführung lassen sich die zu zerkleinernden Platten oder Profile vor dem System auf einem Vorlagetisch ergonomisch auf Arbeitshöhe platzieren. Der kontrollierte Einzug erfolgt automatisch auf Schnittebene des Mahlwerkes frequenzgeregelt und mit kontrollierter Zuführgeschwindigkeit über ein Doppelrolleneinzugspaar direkt in den Mühlenrotor des Zerkleinerungssystems RS 38060 HZ. Dabei ist das obere Einzugswalzenpaar dieses Tandems auf einer hydraulischen Schwinge ausbalanciert und lässt sich im Anpressdruck einstellen. Beide Walzen sind gerändelt und lassen sich rückdrehen (reversieren).

Nachhaltig und energieeffizient

Durch diese Konstruktion lassen sich die zu zerkleinernden Platten und Profile auf dem Zuführtisch sicher und einfach ablegen und positionieren, und die Materialzuführung kann nun kontrolliert, automatisch, sicher und mit dem Walzeneinzug in perfekter Höhe zwischen Rotor und Statormesser erfolgen – ohne manuelle Eingriffe.

Ein ebenfalls entscheidender Faktor für den effizienten Betrieb und die optimale Systemintegration eines leistungsfähigen Zerkleinerungswerkzeuges wie des RS 38060 HZ sei dessen Kommunikation mit der Peripherie und der Sensorik, so der Hersteller. Der Zerkleinerungsprozess startet also erst nach der Erfassung der erforderlichen Freigabesignale aus der Materialabsaugung sowie weiterer für die nachgeschaltete Verarbeitung erforderlicher Aggregate. Ebenfalls wichtig: Der Anwender kann die Länge des Erstschnittes frei wählen. Hierzu berechnet das System aus Rotordrehzahl, Anzahl der Rotormesser und Zuführgeschwindigkeit das optimale Einzugstempo. Dank der Kombination von kontrollierter Materialzuführung und Überlastschutz wird eine harmonische Erstabschnittlänge erzielt – bei zugleich minimalem Feinanteil im Mahlgut und höchster Schnittleistung. Daraus folgt ein spürbarer Beitrag zur Effizienzsteigerung: Der Anschlusswert reduziert sich von 30 auf 22 kW und der Wartungsaufwand sinkt.

Flexibilität und Ergonomie

In Abstimmung mit den nachgeschalteten Prozessen produziert die Zerkleinerungsanlage von Getecha zwischen 150 und 200 kg Kunststoffgranulat pro Stunde. Sieblochdurchmesser und Zuführtechnik wurden exakt an diese Vorgaben angepasst. © Getecha

Nicht zuletzt verschafft die Komplettlösung von Getecha dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität, da er über den gewählten Sieblochdurchmesser, die Rotorgeschwindigkeit und den Vorschub des Doppelwalzeneinzugspaares direkt Einfluss auf die Qualität und Dimensionierung des Mahlguts nehmen kann. Anstelle eines Zuführtisches lassen sich auch Handlingsysteme oder Förderbänder zur Materialzuführung nutzen. Für die Verarbeitung dickerer Platten sind Rotordurchmesser bis zu 800 mm einsetzbar. Für die Nachzerkleinerung vorzerkleinerter Materialien aus dem Recycling oder für die Nasszerkleinerung besteht die Möglichkeit statt eines Doppelrolleneinzugspaares einen großen frontalen Aufgabetrichter zu integrieren. Dabei wird das zu zerkleinernde Material über Zuführschnecken in den Mahlraum geführt.

Zu den weiteren Pluspunkten der Systemlösung zählt neben der einfachen Handhabung die optimale Ergonomie. So verhindert das Doppelwalzeneinzugspaar ein Herausspritzen von Materialpartikeln und die Geräuschemissionen des Zerkleinerungssystems sind durch den geringen Öffnungsspalt zwischen den Einzugswalzen wesentlich geringer als bei Trichtermühlen. Außerdem lässt sich die RS 38060 HZ zusätzlich mit integriertem Schallschutz oder Schalldämmkabinen ausrüsten.

Ressourcen schonen, Kosten senken

Zwecks optimaler Prozessabstimmung mit der nachgeschalteten Peripherie, sah das Pflichtenheft des Hartschaum-Herstellers vor, dass die Zerkleinerungsleistung der neuen Granulierstation zwischen 150 und 200 kg/h liegen sollte. Sieblochdurchmesser und Zuführtechnik wurden entsprechend angepasst. Eva Rosenberger betont aber, „dass sich die Leistung des Systems bei Bedarf auf bis zu 600 kg/h hochfahren lässt“. Grundsätzlich eignen sich die Rotoschneider der HZ-Serie für Zerkleinerungsleistungen von bis zu 3.000 kg/h.

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