Vecoplan Individualisierbares Zerkleinerungssystem für technische Kunststoffe

Redakteur: Peter Königsreuther

Technische Kunststoffe, wie etwa POM oder Polyamide, sind unter anderem für ihre hochwertigen mechanischen Eigenschaften bekannt. Um Produktionsreste oder ausgediente Bauteile daraus effizient wiederaufbereiten zu können, braucht es Systeme, die mit den robusten Polymeren bestens klar kommen.

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Mit dem leistungsstarken Zerkleinerern von Vecoplan lassen sich technische Kunststoffe effizient aufbereiten, heißt es. Anwender sollen so deutlich an Zeit sparen und ihre Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der eingesetzten Rohstoffkosten und -mengen optimieren können.
Mit dem leistungsstarken Zerkleinerern von Vecoplan lassen sich technische Kunststoffe effizient aufbereiten, heißt es. Anwender sollen so deutlich an Zeit sparen und ihre Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der eingesetzten Rohstoffkosten und -mengen optimieren können.
(Bild: Vecoplan)

Sie besitzen eine hohe mechanische Stabilität bei geringem Gewicht, sind äußerst biegesteif oder extrem zäh – technische Kunststoffe kommen mit ihren Eigenschaften in der Automobilindustrie, in der Luftfahrt oder in der Herstellung von Lebensmittelverpackungen immer häufiger zum Einsatz , weiß Vecoplan, Experte für Zerkleinerungssysteme aus dem Westerwald. Die steigende Nachfrage treibe allerdings den Preis nach oben – während die Verfügbarkeit für die Betriebe spürbar sinke. Immer häufiger führen sie deshalb Prozessabfälle in Form von Anfahrklumpen oder Ausschussteilen in den Produktionskreislauf zurück. Dazu benötigen sie jedoch eine Technik, die das anspruchsvolle Material auch zu hochwertigem Granulat aufbereiten kann. Vecoplan biete dafür Zerkleinerer, mit denen sich ein hoher Durchsatz erreichen ließe. Doch auf was kommt es dabei an? Vecoplan kann das beantworten!

Technische Kunststoffe liegen im Trend

„Immer mehr Branchen setzen auf technische Kunststoffe“, kennt Martin Klotz den Markt. Er ist Area Sales Manager bei der Vecoplan AG mit Sitz in Bad Marienberg im Westerwald. Das Unternehmen entwickelt, produziert und vertreibt Maschinen und Anlagen, die Primär- und Sekundärrohstoffe im Produktions- und Wertstoffkreislauf zerkleinern, fördern und aufbereiten. „Vor allem das Zerkleinern wird bei diesen Werkstoffen immer häufiger zur Herausforderung“, sagt er. Woran das liegt? Genau an den Eigenschaften, weswegen sie im Einsatz sind! Als Beispiel nennt er Polyamide (PA), die in großen Mengen zu Fasern verarbeitet werden. Diese technischen Thermoplaste können üblicherweise Temperaturen bis 130 °C dauerhaft standhalten. Sie zeichnen sich aber vor allem durch ihre hohe Festigkeit, Zähigkeit und Dämpfungseigenschaften aus. „In der Automobilindustrie ersetzen diese Materialien immer häufiger Metall“, erläutert Klotz. Und die zunehmende Elektrifizierung ließe den Bedarf noch weiter steigen: egal ob zum Schutz der Batterien, zur Verringerung der Staubbelastung im Interieur oder für die moderne Lichttechnik mit LEDs.

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Steigender Bedarf führt auch zu Problemen

Auch werden PA, ebenso wie Polyoxymethylen (POM), Polyethylenterephthalat (PET) oder Gusspolyamid 6, wegen ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihres relativ geringen Gewichts für die Konstruktion von Maschinen gerne genommen. PET ist zudem in der Getränke- und Nahrungsmittelbranche sehr beliebt – ein weiterer wichtiger Markt, der auf technische Kunststoffe setzt, wie es heißt. Insbesondere in Europa habe sich das Verbraucherbewusstsein hinsichtlich nachhaltiger Verpackungen verbessert. PET ist besonders abriebfest und beständig gegen verdünnte Säuren, Öle, Fette und Alkohole. „Der steigende Bedarf an technischen Kunststoffen in den ganz unterschiedlichen Branchen führt jedoch zu einer angespannten Versorgungssituation“, mahnt Klotz. Die Lieferzeiten könnten inzwischen bis zu vier Monate betragen. Dazu steigen die Preise. Für Verarbeiter sei das eine recht unbefriedigende Situation.

Auch das hat Vecoplan im Programm:

Aus alt mach neu – manchmal sogar besser!

Eine Lösung für verarbeitende Betriebe ist es laut Vecoplan, Material in Form von Anfahrklumpen oder Ausschussteilen zurück in den Produktionskreislauf zu führen. Dieses sogenannte Inhouse-Recycling biete einige Vorteilen: Man braucht nicht so viel teure Neuware und die Entsorgung in externen Recyclinganlagen entfällt. Außerdem braucht das weniger Platz in der Werkhalle, auf dem das Ausschussmaterial gelagert wird. Das Material sei lediglich zwischenzulagern, bevor es zu einer sauberen Aufbereitung des Rohstoffs komme. „Und mit der richtigen Technik lässt sich eine Qualität herstellen, die sich mit der von Neuware messen kann – oder diese sogar noch übertrifft“, sagt Klotz. Doch das ist laut Klotz aber gar nicht so einfach – Stichwort Zerkleinerung! Als erklärendes Beispiel zieht er den mit 30 % Glasfaseranteil verstärkten Kunststoff GF 30 heran: „Die Fasern, die in diesem Material eingelegt sind, müssen eine gewisse Länge aufweisen, damit sie die erforderliche Steifigkeit sicherstellen“, beschreibt Klotz. Seien die Fasern zu lang, leidet die Qualität, sind sie zu kurz, sei es genauso. Bei anderen Werkstoffen – wie PET – spiele die Viskosität eine Rolle, wenn sie im Extruder compoundiert werden sollen. Schreddert man statt in einem mehr- nur in einem einstufigen Prozess, fördert dies das Fließverhalten, heißt es. Damit Betriebe wirtschaftlich arbeiten könnten, müsse aber nicht nur die Output-Qualität stimmen, sondern auch die Durchsatzleistung.

Individuelle Anlagenabstimmung auf den Anwendungsfall

Um für die verschiedenen technischen Kunststoffe eine auf den Anwendungsfall passende Lösung zu finden, arbeiten die Entwickler von Vecoplan eng mit ihren Kunden zusammen. „In den vergangenen Jahren kamen Verarbeiter mit immer neuen Herausforderungen auf uns zu“, resümiert Klotz. Teilweise habe es sich um extrem schwierig zu bearbeitende Werkstoffe gehandelt, die mit einem hohen Durchsatz zu qualitativem Granulat zerkleinert werden sollten. Unter den Anwendern, heißt es weiter, befanden sich Unternehmen, die erst bei anderen Herstellern nachgefragt haben, jedoch keine zufriedenstellende Antwort erhielten. „Vecoplan aber entwickeln Anlagen, die in zahlreichen Versuchen im hauseigenen Technikum auf die individuellen Anwendungen abgestimmt werden können“, erläutert Klotz.

Viel hängt von der Schneidgeometrie ab

Doch was zeichnet eine geeignete Maschine aus, und auf welche Komponenten kommt es an? „Entscheidend ist vor allem die Schneidgeometrie“, so Klotz. Über die Rotor- und Messerbestückung sowie die entsprechende Siebwahl könne man die Anlagen detailliert an die In- und Output-Anforderungen anpassen. Die Leistungsfähigkeit lässt sich laut Klotz schnittstellengenau abstimmen. Je nach Anspruch wählt Vecoplan dann zum Beispiel einen größeren Rotordurchmesser, der mit gehärteten Werkzeugen bestückt sein kann. Diese ließen sich auch mehrfach nutzen und schnell wechseln. Für eine stabilere und zähere Ausführung der Werkzeuge lässt sich ihr Kern erhöhen und ihre Aufnahme an die jeweilige Aufgabe angleichen, heißt es. Auch könnten die Vecoplan-Techniker die Traverse mit verschraubten, gehärteten Gegenmessern noch massiver werden lassen.

Hitorc-Antriebe machen Zerkleinerer dynamisch, robust und ausfallsicher

Für die Rotoren, heißt es, verbaut Vecoplan je nach Anforderung den Hitorc-Antrieb, der in verschiedenen Leistungsklassen erhältlich ist. Dieser arbeite dynamisch und gelte als anlauf- und drehmomentstark. Ein weiterer Vorteil ist, dass er komplett ohne mechanische Elemente wie Getriebe, Riemen, Kupplungen oder Hydraulikaggregate auskommt. Die starken Erschütterungen und Vibrationen, die bei der oft schwierigen Zerkleinerung entstehen, stellen für den Hitorc-Direktantrieb im Gegensatz zu Aggregaten mit Getriebeantrieb deshalb keine große Herausforderung dar, betont Klotz.

Antriebssystem mit Umweltauszeichnung

„Im Vergleich zu mechanischen und hydraulischen Antrieben ist der Verschleiß deutlich geringer, und es fallen weniger Wartungsarbeiten an“, sagt Klotz. Wegen der direkten Befestigung des Antriebs auf der Rotorwelle komme es zu keinen Leistungsverlusten im Antriebsstrang, und somit habe der Hitorc einen höheren Wirkungsgrad. Das hohe, über den gesamten Drehzahlbereich zu Verfügung stehende Drehmoment ermöglicht außerdem den problemlosen Anlauf unter Last, so Klotz. Bei Überlast seien rasche und dynamische Reversiervorgänge möglich. Für einen sicheren Betrieb sorge der Bremswiderstand für einen schnellen Rotorstop bei Unfallgefahr (Not-Aus), oder bei erfolgter Störstofferkennung. Durch die Kaltleitertechnik sei der Hauptmotor auch vor Brandgefahr geschützt. „Die Oswald Elektromotoren GmbH etwa hat unseren Hitorc als Hauptantrieb in der Direktantriebstechnik eingesetzt. Das hat den Elektromotorenbau revolutioniert“, betont der Vecoplan-Mann. Die Elektromotoren ohne Getriebe erhöhen die Energieeffizienz und damit die Produktivität von Anlagen erheblich, ergänzt Klotz, und dafür gab es außerdem den Umweltpreis der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) 2017.

Bei Bedarf gibt es ein verstärktes Anlagendesign

Damit es bei der Zerkleinerung bestimmter Materialien – beispielsweise glasfaserverstärkten Werkstoffen – zu keinem vorzeitigen Verschleiß kommt, können die Entwickler die Maschinen in verstärktem Design auslegen, hießt es. So kann zum Beispiel das Gehäuse dickwandig verrippt, mit massiveren Seitenwänden und einem robusteren Boden ausgeführt sein, beschreibt Klotz. „Bei einer unserer Anlagen haben wir im Rotorbereich und im Siebraum den Abstand zwischen der Rotorstirnseite und der Seitenwand vergrößert. Damit können sich keine Bänder und Drähte auf der Rotorwelle aufwickeln“, erklärt Klotz. Der freie Materialdurchlass nach unten mindere zudem den Verschleiß zwischen Rotor und Seitenwand. Eine überarbeitete Abstimmung zwischen Antriebswelle und Rotorlagerung sowie robuste austauschbare Dichtelemente an Rotor und Seitenwand verhindern sicher, dass Materialien in den Lagerbereich eindringen und sich dort festsetzen. Das trägt auch zu einer höheren Lebensdauer bei und verbessert die Wartungsfreundlichkeit.

Anwendungsbeispiele für die effizienten Kunststoffzerkleinerer

Zu den Kunden gehören Unternehmen aus verschiedenen Branchen – zum Beispiel aus der Elektroindustrie, ebenfalls ein wichtiger Abnehmer technischer Kunststoffe. „Wir haben für einen Verarbeiter eine Zerkleinerungstechnik entwickelt, die glasfaserverstärktes Material aufbereitet, in dem sich eingepresste Steckverbindungen und Platinen befinden“, erläutert Klotz. Das Material werde kistenweise in die Anlage gekippt. Maschinell werden zuerst die Messingteile aussortiert, anschließend wird mit der Vecoplan-Technik das Ganze zu hochwertigem Output geschreddert.

Ein anderer Kunde fertigt Straßenleitpfosten. Diese seien meist rund 15 Jahre im Einsatz. „Wir haben gemeinsam mit dem Kunden eine Lösung erarbeitet, um das Material wieder aufzubereiten“, sagt Klotz. Wichtig dabei sei unter anderem, dass das Material nach der Zerkleinerung intensiv gewaschen wird, weil die Pfosten zum Beispiel durch Streusalz erheblich verschmutzt sein können.

„Je nach Anwendung entwickeln wir komplett neue Komponenten oder optimieren bereits vorhandene“, erklärt Klotz. Vecoplan könne so immer wirksam auf die unterschiedlichen Materialien und Durchsätze der Anwender eingehen. Das ist besonders wichtig, weil sich nach Ansicht des Vecoplan-Experten die angespannte Situation in puncto Neuwareverfügbarkeit voraussichtlich in den kommenden Jahren kaum bessern dürfte.

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