Es werden Anlagen und Geräte zum Fördern, Dosieren und Mischen von Schüttgütern unmittelbar auf oder direkt neben den Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen und dazu gehörige Flüssigfarben-Dosierung behandelt. Neben volumetrischen Dosiergeräten haben sich inzwischen auch Geräte etabliert, die kontinuierlich gravimetrisch arbeiten. Diese bieten neben den schon immer verwendeten diskontinuierlich arbeitenden Geräten die Möglichkeit der eindeutigen Dokumentation dosierter Mengen und sind damit im Hinblick auf Qualitätssicherung und in der Folge auch auf Produzenten-Haftung volumetrischen Geräten überlegen, was ihre zunehmende Verbreitung begründet. Darüber hinaus ermöglicht ihre größere Genauigkeit bei der Zumessung der Materialien das Einhalten engerer Toleranzen, was letztlich zu Material- und Kosten-Einsparung führt.
Das Zuführen der Materialien beim Verwiegen erfolgt vor allem durch Schnecken-Förderer. Gebräuchlich sind in jeweils geringerem Umfang Schwerkraft und Zellrad-Schleusen. Letztere und Schnecken-Förderer finden auch bei volumetrischer Dosierung neben speziellen Volumen-Förderern Anwendung. Zum Förderprinzip in der Tabelle aufgeführte Band-, Schwing- und Verdrängungs-Förderer gelangen eher selten zur Anwendung, letztere wohl aber zur Dosierung von Flüssig-Farben und anderen flüssigen Zuschlag-Stoffen und soweit diese inkompressibel sind, mit hoher Genauigkeit. Kontinuierliches Wiegen beim Dosieren erfolgt auf unterschiedliche Weise. Bei Bandförderern wird das durchlaufende Flächengewicht festgestellt. An Vorlage-Behältern wird mittels integraler oder differentieller Messverfahren deren zeitliche Gewichtsabnahme festgestellt und daraus der Durchsatz errechnet.
Beim Einsatz der Geräte verzeichnet Piovan einen Trend hin zu gravimetrisch arbeitenden Dosiergeräten für Masterbatches auch im Spritzgießbereich. Hier werden diese Geräte für das Dosieren von ein bis zwei Nebenkomponenten eingesetzt, was bedeutet, dass sie für geringe Durchsätze geeignet sein müssen. Aus der Verwendung dieser Geräte ergibt sich der Vorteil der besseren Dokumentierbarkeit des Verarbeitungs-Prozesses. Diese Verwendung gravimetrisch arbeitender Geräte entspricht dem Hinweis von Woywod, dem Hersteller der Plasticolor-Geräte, dass die Geräte „möglichst noch universeller einsetzbar sein“ sollen, was auch durch den von Brabender berichteten Trend erreicht wird, wonach gravimetrische Dosiergeräte bei Mehrkomponenten-Dosieranlagen direkt an Automatisierungs-Systeme (Host/SPS) angeschlossen werden.
Zur Gerätetechnik berichtet motan-colortronic, dass „moderne, einfach vernetzbare Steuerungen und flexible einfach bedienbare Geräte kein neuer aber ein immer noch aktueller Trend sind.“ Durch diese Eigenschaften wird sichergestellt, dass die geforderte Flexibilität sowohl in Bezug auf das Bedien-Personal als auch auf das Anforderungs-Profil erreicht wird. Dabei ist „die Art der Konstruktion von Beschickungs-Vorrichtungen für gravimetrische Systeme entscheidend für schnell verwertbare Messergebnisse und damit eine bessere und schnellere Regelung“, wie Woywod/Plasticolor mitteilt. So optimiert ein völlig neues patentiertes Nachfüll-System für Trichterwaagen den Nachfüll-Prozess durch die problemlose Verarbeitung von unterschiedlichsten Materialien, wie feinstem Pulver über Granulat bis hin zu Flakes. Hinzu kommt, wie Woywod/Plasticolor darstellt, eine automatische Schüttgewichts-Erkennung, die eine exakte Bestimmung des Schüttgewichts ermöglicht und so ein Überfüllen der Trichterwaage verhindert. Derartige Selbstoptimierungs- Prozesse verhindern Fehleingaben von Bedienern und tragen so zum reibungslosen Betriebsablauf bei. Daneben werden Fehleingaben vermieden durch eine automatische Schnecken-Erkennung. Die Automatisierung wird durch pneumatische Entleerungs-Schieber unterstützt, die ein verbessertes Handling durch optimierte Schnell-Entleerung ermöglichen. Gleiches gilt für verbesserte Testschieber. Insgesamt bietet eine optimierte Kons-truktion verbesserte Dosiergeräte-Einzüge und optimierte Schnecken-Zylinder-Kombinationen, wodurch die Geräte unterschiedlichste Materialien ohne Schnecken-Wechsel verarbeiten können. Brabender hebt auf den Dosierwaagen montierte intelligente Steuer- und Regelelektronik-Module mit wählbaren Schnittstellen hervor sowie Software- Funktionsbausteine für SPS-Anschluss. Diese Art der integrierten Anordnung im Geräteaufbau erspart Schaltschränke und minimiert den Aufwand für Installation und Verkabelung. Ein weiterer Vorteil ist in der Übernahme der eigentlichen Steuer- und Regel-Funktionen durch herstellereigene Systeme zu sehen, die hohe Betriebssicherheit bieten und Voraussetzung für die herstellerseitige Funktions-Garantie ist.
Den zum Einsatz der Geräte von Piovan mitgeteilten Trend hinsichtlich der Dosierung von Nebenkomponenten bestätigt auch Mann + Hummel ProTec mit Angaben zur Gerätetechnik, die sich auf den „Einsatz von speziell aufgebauten Kleinkomponenten an die Standard-Dosiergeräte“ beziehen. „Diese Kleinkomponenten erlauben einen Durchsatzbereich von minimal 200 g/h bei einer hohen Dynamik und einer hohen Kurzzeit-Genauigkeit“. Verbunden ist dies mit dem „Einsatz von hoch auflösenden Auswerte-Elektroniken, um die minimalen Durchsatz-Mengen genau und dynamisch zu erfassen.“ Bei direktem Aufbau der Dosiergeräte auf Doppelschnecken-Extrudern erfolgt die regelungstechnische Kontrolle dieser Extruder über die Dosier-Steuerung. Die von Mann + Hummel ProTec schon im Vorjahr angesprochenen Trends müssen ebenfalls als weiterhin aktuell angesehen werden, da sie zusätzlich zu den vorstehend genannten erneut aufgeführt wurden. Dazu gehört die Ausrüstung der Geräte mit für Mahlgut geeigneten Komponenten, wie zum Beispiel für PET-Flaschen-Mahlgut mit schlechten Riesel-Eigenschaften. Diese schlechten Material-Eigenschaften erfordern eine Anpassung der Gerätetechnik, die für Leistungen bis zu 2.500 kg/h Mahlgut nachgefragt wird. Es steigt ständig die für eine Produktion eingesetzte Anzahl zu dosierender Material-Komponenten. Heute werden daher Dosiergeräte mit bis zu zwölf Dosierstellen angeboten. Die die Möglichkeit der Extruder-Regelung bietenden kontinuierlichen Dosiergeräte werden weiterhin ersetzt durch diskontinuierliche Chargen-Dosiergeräte, die über spezielle Lösungen ebenfalls diese Regelungstechnik realisieren können.
Wie bei der Gerätetechnik weist Mann + Hummel ProTec auch bei der Verfahrenstechnik auf neue und weiterhin aktuelle Trends hin: Der prozentuale Anteil an zugeführtem Mahlgut unterliegt weiterhin ständiger Steigerung mit einhergehender Verschlechterung der Qualität hinsichtlich Reinheit, Fließ-Eigenschaften und so weiter. Häufig nachgefragt werden gefüllte Folien zum Beispiel mit Kreide als Füllstoff. Auch die vom Markt geforderte Anzahl der Schichten in Mehrschicht-Verbunden steigt ständig und beträgt inzwischen bis zu zwölf. Dies bewirkt immer geringere Ausstoß-Leistungen der Extruder, was letztendlich auch die Durchsatz-Leistung der Dosier-Komponenten immer kleiner werden lässt. An die Auswerte-Technologie stellt dies zunehmend erhöhte Anforderungen. Letztendlich wird bei hochkonzentrierten Additiven ein minimierter Einsatz festgestellt. Woywod/Plasticolor stellt im Bereich der WPC-Extrusion einen Trend fest „hin zur volumetrischen Dosierung unter Bereitstellung konstanter Ausgangsstoffe“. Diese Lösung bietet ein einfacheres Handling und ist weniger störanfällig.
Zur Energie-Effizienz der Geräte verweist Woywod/Plasticolor darauf, dass „der Energiebedarf optimal auf den Prozess hin abgestimmt sein muss, um Kosten zu vermeiden“. Um dies zu erreichen, gilt nach motan-colortronic die Maxime „Materials Management statt Gerätetechnik!“ Die Firma stellt fest, dass „der Trend klar zur ganzheitlichen Betrachtung der Energie-Effizienz geht. Geräte, Systeme und Anlagen müssen sich in das Gesamt-System „Kundenapplikation“ effizient integrieren lassen, ohne sich negativ auf andere Teilprozesse auszuwirken. Dadurch gewinnen Engineering und Applikations-Technik stark an Bedeutung.“
Durch einfache Upgrade-Fähigkeit zwischen volumetrischer und gravimetrischer Dosierung sollten nach Woywod/Plasticolor die Geräte und Anlagen auf sich verändernde Ansprüche hin vorbereitet sein. Die Kosten der Erstinvestition können dadurch gemindert werden, da die Upgrade-Möglichkeit berücksichtigt ist. Weitere wirtschaftliche Gesichtspunkte trägt Mann + Hummel ProTec bei mit Hinweisen auf den Trend zur Erhöhung kostengünstiger Füllstoffe in Folien, der Reduzierung der Materialquote durch den Einsatz von preiswertem Mahlgut und der „Optimierung der Maschinentechnik zur Erhöhung des Durchsatzes bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität, verbunden mit der Reduzierung der Schlecht-Produktion.“ Dies wird „nicht nur bei Neuanlagen, sondern besonders auch bei Altanlagen forciert.“ Zurzeit bieten solche Investitionen einen guten „Return of Invest“ aufgrund der momentan hohen Rohstoffpreise.
Entwicklungstrends
Kleiner und feiner
Zunehmender Einsatz gravimetrisch arbeitender Dosiergeräte auf Spritzgieß-Maschinen für Neben-Komponenten und die ständig steigende Zahl zu dosierender Komponenten für eine Produktion, inzwischen bei zwölf liegend, erfordern kleinere Dosiergeräte. An ihre Dynamik und Genauigkeit dagegen werden erhöhte Anforderungen gestellt, deren Erfüllung hoch auflösende Auswerte-Elektroniken sicherstellen. Die bei gravimetrischen Systemen mit dem Nachfüllen verbundenen Probleme werden durch ein neuartiges Nachfüll-System vermieden. In Verbindung mit einer automatischen Schüttgewichtserkennung sind Überfüllungen der Trichter ausgeschlossen.
