Farben machen das Leben bunter. Fast jedem Verkaufsprodukt ist eine bestimmte Farbe oder Farbkombination zugeordnet. Masterbatch-Hersteller, wie zum Beispiel das Unternehmen Deifel, sorgen mit ihren Farbrezepturen für eine sichere Reproduzierbarkeit der eingefärbten Kunststoffe.

Unterwassergranulierung bringt
Produktivitätssprung

Traditionell heißt Masterbatch zu produzieren (siehe Kasten), einen hohen Anteil Farbpigmente und Zusatzstoffe, wie UV-Stabilisatoren, mit einem Restanteil Trägermaterial (Kunststoff) zu einem homogenen Konzentrat zu vermischen. Dazu werden überwiegend Doppelschnecken-Extruder eingesetzt, die je nach Chargengröße und verarbeitetem Kunststoffspektrum entweder mit einer Strang- oder einer Unterwasser-Granulierung kombiniert sind.
Am Standort Schweinfurt sind bislang acht an je eine Strang-Granulieranlage gekoppelte Extrusionsanlagen in der Produktion. Mit Blick in die Zukunft entschied die Geschäftsleitung die EUP 50 (Econ Underwater Pelletizer) zu testen. Nach rund 170 individuellen Fertigungsaufträgen mit unterschiedlichsten Trägermaterialien fällt die Bilanz positiv aus. Geschäftsführer und Produktionsleiter Michael Schäfer: „Mit der Lieferung der UWG, die auf einen Durchsatz von rund 75 kg pro Stunde ausgelegt ist, hatten wir die Möglichkeit für einen direkten Vergleich mit unserer bisherigen Granu-lier-Technik an zwei gleich großen
Extrudern – die UWG war deutlich produktiver.“

Schneller wieder Einsatzbereit

Weitere Vorteile der Maschine sind die kürzere Anfahrzeit, der rund 60 Prozent geringere Anfahrausschuss und vor allem die reinigungsfreundliche Ausführung der Schneidkammer und des Granulat-Trockners. „Gerade der letzte Punkt ist für uns als Kleinmengen-Erzeuger von größter Bedeutung“, erklärt Schäfer. „Bei der Unterwasser-Granulierung müssen wir zum Produktionsstart keine Extrudat-Stränge mehr durch ein Kühlbecken führen und anschließend im Strang-Granulator einfädeln; sondern nach dem Spülen der Lochplatte nur noch die Granulier-Einheit an die Lochplatten-Einheit der Unterwasser-Granulierung führen und verriegeln.“ Anschließend fährt die Anlage durch einfaches Drücken der Start-Taste vollautomatisch an. Durch die verkürzte Startphase und die einfach durchzuführende Reinigung am Ende des Produktionslaufs ist die Maschine nach jedem Auftrag wieder schneller betriebsbereit. Schäfer führt weiter aus: „Besonders wertvoll sind für uns die konzeptspezifischen Vorteile der Maschine bei der Verarbeitung von Materialien, die in konventionellen Düsenwerkzeugen nur schwer betriebssicher abziehbare Stränge ausbilden. Beispiele sind das sehr schmelzeelastische EVA (Ethylenvinylacetat), bei dem wir eine 30-prozentige Ausstoßsteigerung festgestellt haben, oder Materialien mit einem höheren Faseranteil oder sehr geringem Schüttgewicht.“

Thermische Trennung im Düsensystem

Die Granulieranlage unterscheidet sich von den Wettbewerbskonzepten durch eine besonders effiziente Isolation zwischen den Schmelzedüsen und der Lochplatte. Dies ist deshalb von Bedeutung, da das Prozesswasser direkten Kontakt zur Lochplatte hat und sowohl das Extrudat unmittelbar nach dem Düsenaustritt, als auch die Düsenplatte kühlt. Dabei können Temperaturunterschiede zwischen der Wasser- und der Schmelzetemperatur von bis zu 300 °C gegeben sein. Um dabei ein „Einfrieren“ einzelner oder aller Extrusionsstränge zu vermeiden, sieht das Konzept eine konstruktive Entkopplung zwischen den Strangdüsen und der Lochplatte vor. Die Kontaktfläche zwischen den heißen Düsen und der gekühlten Düsenplatte ist dabei auf ein Minimum reduziert, entsprechend minimal ist der Wärmeabfluss aus den Düsenkörpern in das Prozesswasser. Lediglich der aus den Düsen austretende Kunststoff wird gekühlt. Ein zusätzlicher positiver Nebeneffekt ist, dass die einzelnen Schmelzestränge bis zum Austritt aus den Düsenöffnungen nicht abgekühlt werden. Daraus resultieren ein geringerer Druckaufbau, sowie eine gleichmäßige Granulatgrößenverteilung. Da kein „Überheizen“ des Düsenkopfes notwendig ist, wird die Schmelze nicht zusätzlich thermisch belastet. Somit können auch temperatursensible Farbkonzentrate und Kunststoff-Compounds sicher verarbeitet werden.

Flexibel in jeder Hinsicht

Die EUP 50 ist kompakt gebaut und gut zu bedienen. Bernd Schäfer, kaufmännischer Deifel-Geschäftsführer bringt es auf den Punkt: „Das einfache Anfahr-Prozedere und der stabile Betrieb der Anlage ermöglicht uns, Mitarbeiter schon nach kurzer Anlernzeit die Anlage bedienen zu lassen, aber auch den weitgehend mannlosen Betrieb bei laufender Produktion. Damit ist die Unterwassergranulier-Technologie ein wesentlicher Beitrag zur Erhöhung unserer Flexibilität.“ Davon abgesehen benötigt die Anlage rund 30 bis 50 Prozent, abhängig von der Länge des Kühlbeckens, weniger Betriebsfläche als eine Strang-Granulierung mit gleichem Durchsatz. Der Vollständigkeit halber soll noch ein weiterer Aspekt an das Ende der Bestandsaufnahme gestellt werden: Durch einfaches Auswechseln der Lochplatten-Einheit und der Siebe im Granulat-Trockner kann mit der gleichen Unterwasser-Granulierung auch Mikrogranulat hergestellt werden, welches bei der Strang-Granulierung nicht, oder nur mit hohem Aufwand darstellbar ist.

Kosteneffizienz
Granulieranlagen

Unterwasser-Granulieranlagen haben deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Strang-Granulieranlagen. Am Beispiel der EUP 50 von Econ wird dies deutlich: Weniger Standplatz, kurze Anfahrzeit, erhöhte Produktivität, weniger Anfahrausschuss, konstruktive Entkopplung zwischen den Strangdüsen und der Lochplatte, sichere abziehbare Stränge, Herstellung von Mikrogranulat, einfache Reinigung und vollautomatischer Betrieb ohne Personal. Mit der Anlage können auch temperatursensible Farbkonzentrate und Kunststoff-Compounds sicher verarbeitet werden.

Verfahren
Masterbatch

Die individuelle Einfärbung von Kunststoff ist ein Thema der Kunststoffverarbeitung, seit es Kunststoffe gibt. Heute werden dafür überwiegend so genannte Masterbatches eingesetzt. Der Name „Masterbatch“ stammt der Legende nach aus der Zeit, in der der „Master“ für Rezepturen von bestimmten „batches“, das heißt Chargen verantwortlich war, bei denen besonders wertvolle und teure Zusatzstoffe eingemischt wurden. Die Herstellung von Farb-Masterbatches entspricht dieser Klassifizierung, denn genau dosierte Farbpigment-Mischungen werden mit Kunststoff vermengt und in Batches überführt.

 

Autor

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Reinhard Bauer