Kontrolle und Visualisierung verbessern Rohstoffversorgung

Prozessvisualisierung und zentrale Datenerfassung ermöglichen Verbesserungen beim Lagern, Trocknen, Dosieren und Mischen von Rohstoffen in der Kunststoffverarbeitung. Der Trend zu zentralen...

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Linde Material Handling GmbH

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Flow Europe GmbH

Prozessvisualisierung und zentrale Datenerfassung ermöglichen Verbesserungen beim Lagern, Trocknen, Dosieren und Mischen von Rohstoffen in der Kunststoffverarbeitung. Der Trend zu zentralen Versorgungssystemen fördert diese Entwicklung, wie die K 2001 deutlich machte.Die Produktion hochwertiger Produkte aus Kunststoff beginnt schon beim Lagern des Rohstoffs und setzt sich in der Mateialversorgung, der Trocknung und dem Dosieren sowie Mischen vo Farb- und Zusatzstoffen fort. Qualtiät im Bereich der Materialversorgung definiert sich durch eine gesicherte Rohstoffversorgung der Verarbeitungsmaschinen. Dabei ist zu geährleisten, dass der Rohstoff nicht verunreinigt wird und angegebene Restfeuchten eingehalten werden. Findet das Mischen vor dem Verarbeiten statt, sind Mischungstoleranzen einzuhalten. Staub darf die Produktionumgebung nicht belasten. Die meisten Hersteller von Peripheriegeräten bieten Systeme für die gesamte Materialversorung an: wie Amboss + Langbein, AZO, Colortronicc, Digicolor, Werner Koch Maschinentechnik, Mann + Hummel Pro Tex, Motan, Piovan, Simar Fördertechnikund Wittmann Kunststoffgeräte.Besonders für die Prozessüberwachung und -visualisierung wurden auf der K 2001 Neuerungen vorgestellt. Neben Möglichkeiten zur Visualisierung der gesamten Versorgung und zur zentralen Dokumentation wichtiger Daten lassen sich auch Störungen im Prozess als SMS-Nachricht oder E-Mail versenden. Moderne Kommunikationstechnik ermöglicht auch Fernwartung und Ferndiagnosen möglich.Zur Bevorratung benötigter Rohstoffmengen werden Gebinde und Behältnisse eingesetzt. Bei einer größeren Anzahl wechselnder Rohstoffe in kleinen Mengen stellt die Sackware eine flexible Lösung dar. Beim Umgang mit Sackware ist einer Verwechselung der Ware vorzubeugen. Weitere Probleme sind die Sauberhaltung der Fertigung und Verunreinigungen beim Entleeren der Säcke. Für größere Rohstoffmengen bieten sich Oktabins oder Big-Bags zur Lagerung an. Wird eine konstant große Rohstoffmenge benötigt, kann man durch Silolagerung die Kostenvorteile von Siloware nutzen.Beim Beschicken der Verarbeitungsmaschinen geht der Trend zur zentralen Materialversorgung: Das Material wird von der Aufgabestation oder dem Silo über eine zentrale Trocknungsanlage zur Maschine gefördert. Zum pneumatischen Fördern wird in der Regel die Saugförderung angewandt. Gegenüber der Druckförderung besteht nicht die Gefahr der Kondensatbildung. Hier unterteilt man in material- und maschinenbezogene Förderung. Bei der materialbezogenen Förderung führt eine Förderleitung für jedes Material bis zu den Verarbeitungsmaschinen. Über eine Ventilweiche wird die Verbindung zum Fördergerät hergestellt. Bei der maschinenbezogenen Förderung reicht eine Leitung je Maschine aus. Mittels eines manuellen Kupplungsbahnhofs oder automatischen Verteilsystems wird die Maschinenverbindung hergestellt.Trocknen kleiner Mengen mit entspannter DruckluftSpeziell bei technischen Kunststoffen muss das Material vor dem Verarbeiten eine niedrige Restfeuchte haben. Ist sie zu hoch, führt das zu Verarbeitungsproblemen und Qualitätseinbußen. Zum Trocknen von nicht hygroskopischen Materialien ist die Warmlufttrocknung einsetzbar. Bei hygroskopischen oder gefüllten Rohstoffen wird hauptsächlich die Trockenlufttrocknung angewandt. Die Bereitstellung der Trockenluft erfolgt nach zwei Verfahren: Standardmäßig wird Luft im so genannten Trockenlufterzeuger durch ein Molekularsieb geleitet und entfeuchtet. Der Trockenlufterzeuger beinhaltet in der Regel zwei Molekularsiebpatronen. Ist die eine Patrone mit Feuchtigkeit beladen, wird sie regeneriert. Die andere Patrone übernimmt dann die Lufttrocknung. Zum Trocknen kleinerer Granulatmengen ist auch das Verfahren entspannter Druckluft anwendbar, das die Helios Gerätebau für Kunststofftechnik GmbH, Rosenheim, der ERGE-Elektrowärmetechnik, Schnaittach, und die Fasti GmbH, Hopfgarten/Österreich, anbieten. Neuentwicklungen der letzten Jahre sind die Infrarot- und Vakuumtrocknung. Kürzung der Trockenzeit auf wenige MinutenDie SIAC GmbH + Co. KG, Neunkirchen, hat auf der K ´98 bereits Infrarottrockner für Kunststoffe vorgestellt. Diesmal zeigte sie die erweiterte Palette des IRD-Trockners, die Durchsätze von 10 bis 2500 kg/h abdeckt. Dem IR-Drehrohr wird das Schüttgut kontinuierlich über einen Trichter mittels einer Schwingförderrinne volumetrisch zudosiert. Im Drehrohrinneren befindet sich ein luftgekühltes IR-Modul, das höhen- und winkelverstellbar ist und dicht über dem geförderten Schüttgut positioniert wird. Das freitragende Drehrohr ist über ein Schnellwechselsystem mit dem Antriebsmodul verbunden. Mittels IR-Trocknung kann die Trockenzeit von Stunden (Trockenlufttrocknung) auf wenige Minuten reduziert werden.Mit dem dem Vakuumtrockner Low Pressure Dryer (LPD) zeigte die Maguire Products, Inc., Aston/USA, auf der NPE 2000 eine weitere Neuerung im Bereich der Trockner für hygroskopische Kunststoffe. Auf der K 2001 war die überarbeitete Baureihe des LPD zu sehen, mit der sich Trocknungszeiten von etwa 4 h auf 40 min reduzieren lassen. Gegenüber üblichen Trockenlufttrocknern, die mit Molekularsieben und heißer Trockenluft arbeiten, verwendet der LPD ein Vakuum zum Entziehen der Feuchtigkeit. Der Trockner besteht aus einem Drehsystem mit drei Materialtrichtern und drei Stationen. In der ersten Station wird das Material mit heißer Luft aufgeheizt und in der zweiten ein Vakuum angelegt. Befindet sich der Trichter in Position drei, wird das Material entnommen. Vergleichstests mit ABS ergaben bei einem konventionellem Trockenlufttrockner einen Energiebedarf von 0,111 kWh/kg und beim LPD-Trockner 0,024 kWh/kg. Zur Erwärmung von ABS (cp 1,3 kJ/(kgK)) von 20 °C auf die von Rohstofferzeugern angegebene Trocknungstemperatur von 80 °C erhält man nach Gleichung (1) den theoretisch benötigten Energiebedarf von 0,0217 kWh/kg. Gravimetrisches Dosieren erhöht RegelgenauigkeitAn die Dosier- und Mischtechnik werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Präzision des Dosierens gestellt. Das einfache Handling der Geräte darf dabei nicht zu kurz kommen. Auf dem Markt befinden sich volumetrische und gravimetrische Dosiersysteme. Bei den volumetrischen Systemen wird ein bestimmtes Volumen im Förderquerschnitt abgegrenzt und bewegt. Der Massenstrom ist das Produkt aus Förderquerschnitt, Transportquerschnitt und realer Schüttgutdichte. Volumetrische Systeme sind somit abhängig von einer konstanten Schüttdichte und Fließeigenschaften. Für jedes zu dosierende Material muss eine Kalibrierkennlinie ermittelt werden.Gravimetrische Dosiersysteme beruhen auf Verfahren zum Messen der zu dosierenden Masse. Hier erfolgt ständig ein sequentieller Soll-Ist-Vergleich. Somit ist dieses Verfahren unabhängig vom Schüttgewicht und von den Fließeigenschaften des Materials. Unterbrechungen im Materialstrom sind erkennbar. Durch Kontrolle des Dosierergebnisses arbeiten die Systeme selbstoptimierend, weil die Kontrolle des Gewichts zu einer Korrektur der nächsten Dosierabläufe dient. Zur Dosierung werden in der Regel Schieber, Schnecken oder Rinnen verwendet. Allgemein ist der Dosierung ein Mischer nachgeschaltet. Die TSM Control Systems, Dundalk/Irland, zeigte den gravimetrischen Mischer TSM Micrabatch, der beim Dosieren ohne Schieber, Schnecke oder Rinne auskommt. Das System arbeitet mit Druckluft, wobei patentierte Ventile die Granulatkörner mit Druckluft beaufschlagen und ein genaues reproduzierbares Dosieren ermöglichen. Auch das Mischen geschieht pneumatisch. Webserver und Ethernet-Interface erlauben den Zugriff über das Intranet oder Internet.Zum Beschicken mehrerer Heiz-Kühl-Mischer bei der Dryblendaufbereitung stellte die AZO GmbH + Co., Osterburken, ihren Componenter vor. Er ist flexibel den Anforderungen anpassbar. Das System wurde für hohe Durchsätze (bis zu zehn Chargen pro Mischer und Stunde) entwickelt. Mehrere Mischlinien lassen sich gleichzeitig ohne Kontamination mit Additiven und Rohstoffen versorgen. Der Rohstoff wird mittels Saugwiegesystem genau dosiert von der Vorratslagerung zur Waage gefördert.