Für die auffällige, intensive Farbe ohne Schlieren an der Oberfläche ist eine gute Vormischung des Granulats mit dem Masterbatch notwendig. (Bild: Werner Koch Maschinentechnik)
Saisonale Produkte vom Rodelschlitten bis zur Kühlbox bedingen häufige Farb- und Materialwechsel. Die Materialversorgung muss auf diese besonderen Anforderungen abgestimmt sein. In diesem Fall versorgen Zentralförderanlagen die 13 Spritzgießautomaten mit thermoplastischem Granulat und Masterbatch – täglich rund um die Uhr. Die automatisch arbeitende Materialversorgung, bestehend aus Lagerung, Trocknung, Förderung und Dosierung, ist angesichts der hohen Produktivität eine Notwendigkeit für den Verarbeiter, um saubere, störungsfreie Abläufe und das hohe Qualitätsniveau sicherzustellen. Heute produziert das Kunststoff- und Holzverarbeitungswerk KHW, Geschwenda, auf einer Fläche von 36.000 m2. Die 13 Spritzgießautomaten besitzen Schließkräfte von 90 bis 1.600 t und produzieren rund um die Uhr saisonal abgestimmte Produkte: Gartenzubehör, Kinderspielzeug, Kühlboxen und Rodelschlitten in ausgefallenen Designs und aktuell modischen Farben. Ungefähr 1.000 t Hochleistungskunststoffe werden so jährlich zu Formteilen mit einem Teilegewicht zwischen 5 und 6.000 g verarbeitet. Die Marke Koch-Technik hielt bereits 1991 Einzug am Produktionsstandort in Geschwenda. Damals eroberte das Unternehmen mit Sport- und Freizeit-artikeln den gesamtdeutschen Markt. Erweiterungen in der Angebotspalette führten zu einer Modernisierung und Erweiterung der Produktion. In Zuge dessen installierte Werner Koch Maschinentechnik, Ispringen, innerhalb von zwei Wochen eine neue Zentralförderanlage zur Materialversorgung für die neu aufgestellte Spritzgießverarbeitung. Die stetig erweiterte Materialversorgung umfasst insgesamt drei große Außensilos, vier Tagessilos, Big-Pack- und Sackaufgabestationen, Trocknungstechnik, Kupplungsbahnhof sowie Förder-, Misch- und Dosiertechnik.
Ohne Trocknung geht nichts mehr
Die Granulattrocknung, die sich außerhalb des Spritzgießbereiches auf einer Bühne befindet, ist eine der ersten Stationen des Roh-Materials auf dem Weg zur Verarbeitung. „Wir produzieren heute praktisch nichts mehr ohne vorgetrocknetes Granulat“, sagt der Technische Leiter des KHW, Adrian Huck. Dies hat nicht nur optische Gründe: „Unsere Kunden sehen in Feuchtigkeitsschlieren kein Kavaliersdelikt mehr. Hinzu kommt die Bruchfestigkeit, die durch Vortrocknung des Materials zusätzlich abgesichert wird. Qualitätseinbußen können wir nicht riskieren.“ Auf der Bühne arbeiten zwei Trockenlufttrockner mit einem Trocknungsvolumen von ca. 1.000 l für die Spitzgießerei. Diese sind für eine besonders schonende und intensive Trocknung hy-groskopischer Granulate ausgelegt. Die Trockenlufttechnik arbeitet mit jeweils getrennten Kreisläufen zur Trocknung und zur Regenerierung. Durch eine Taupunktsteuerung wird die zuvor entfeuchtete Luft immer in dem für die Trocknung optimalen Taupunktbereich zwischen -60° bis -30°C gehalten. Das entspricht einem absoluten Wassergehalt von 0,011 g bis 0,33 g je Kubikmeter Luft. Sind diese Werte überschritten, wird von Trocknung auf Regenerierung umgeschaltet. Dieser sichere Wechsel trocknet die Kunststoffe auf die zur Verarbeitung notwendige vorgegebene Restfeuchte. Die Öko-Anlagensteuerung vermeidet thermische Schäden – beispielsweise durch Übertrocknen des Materials. Bei keiner oder wenig Materialentnahme fährt der jeweilige Trocknungsbehälter automatisch in Ruhe-stellung. Erst bei erneuter Materialentnahme oder einem Absinken der geforderten Vorhaltetemperatur wird der Behälter wieder in den Trocknungskreislauf eingebunden. So schützt diese Steuerung nicht nur vor Übertrocknung, sondern kann zusätzlich bis zu 40 Prozent Energie sparen.
In der Spritzgießproduktion werden je nach Saison, täglich 3.000 Kühlboxen oder 1.500 Rodelschlitten produziert. Das benötigte Material – PE, PP, PS, PA oder ABS – wird ausgehend von drei großen Außensilos über Stationen, wie Tagesbehälter und Granulattrocknung, zu den Spritzgießautomaten gefördert.
Vom Silo bis zur Spritzgießmaschine
Bei der Lagerung hat sich das Unternehmen, neben dem Materialbedarf, an seinen räumlichen Verhältnissen orientiert. Gleich unterhalb der Trocknerbühne wurden vier Innensilos installiert, sowie mehrere Stationen zur BigPack- oder Oktabin-Entleerung und zur Sackaufgabe. Ein Umsteckbahnhof verteilt nach der Trocknung die Materialien auf die einzelnen Spritzgießmaschinen – maschinenbezogen, um jede Maschine bei Bedarf flexibel mit jedem Material versorgen zu können. Gefördert wird durch hochfeste Rohrleitungen entlang der Hallenperipherie. Umlenkungen im Materialfluss sind aus V2A Edelstahl ausgeführt. Den für die Förderung nötigen Unterdruck erzeugen wartungsfreie Vakuumpumpen mit maximal 11 kW Leistung. Die Förderluft wird dabei über Sa3 Sicherheitsfilter des Peripherie-Herstellers abgereinigt. Staub- und Mikropartikel bis 2 µm werden in der innenliegenden Filterpatrone zurückgehalten. Die speziell entwickelten Leersaugventile öffnen nach jedem Förderzyklus die Materialleitungen, um darin liegengebliebene Granulatreste abzusaugen, die den Materialtransport stören könnten. Bei Materialwechseln ist es so ausgeschlossen, dass sich die verschiedenen Materialien vermischen.
Direkt auf dem Material-Einzugs-Schacht der Spritzgießmaschinen sind die für die benötigten Materialmengen ausgelegten Vormischer montiert. Aufgebaute Förderabscheider trennen das Granulat von der Förderluft und fördern es in den Vormischer. Um die exakte Farbdosierung zu erreichen, wird das Farb-Masterbatch über Dosierstationen vom Typ MA volume-trisch dosiert und mit einem Vertikal-Rührwerk zu einer homogen Mischung mit dem Rohmaterial verarbeitet, bevor die großen Formteile gespritzt werden. Die Homogenität ist Voraussetz-ung für einen gleichmäßigen Farbton der Formteile und spart zusätzlich Masterbatch ein.
Die Produkte des Verarbeiters unterliegen strengen Prüfvorschriften. Dabei steht die Sicherheit im Vordergrund. Bei den Schlitten greift die europä-ische Kinderspielzeugrichtlinie.
Hohe Anforderungen an die Sicherheit von Spielzeug
Die DIN EN 71 beschreibt die Sicherheit der Spielzeuge. Sie legt Anforderungen und Prüfverfahren für die Migration bestimmter Elemente aus Spielzeugmaterial fest. Zertifikate zur Materialbeschaffenheit ermöglichen den Export in 34 Länder. Die Fertigung und Montage selbst unterliegen, neben aktueller ISO-Zertifizierung, auch strengen TÜV-Kontrollen.
Der modulare Aufbau der Peripherie hilft bei Materialwechseln und schnellen Anpassungen. Alle Gerätekomponenten des Systemherstellers, wie Dosierstationen, Zwischentrichter oder Fördergeräte, passen zusammen und lassen sich einfach kombinieren oder austauschen. Um die Geräte direkt auf der Spritzgießmaschine zu warten, ist es möglich die Grundkörper zur Seite zu schwenken und Hauben auf zu klappen – innerhalb weniger Minuten und ohne Einsatz von Werkzeug. „Wir haben 1991 mit einzelnen Fördergeräten unseres Partners angefangen. Diese Geräte arbeiten nach wie vor zuverlässig. Es freut zwar weniger den Hersteller, aber dafür uns umso mehr, dass wir durch die Modularität die neuen Geräte einfach in die Materialversorgunganlage integrieren konnten.“ sagt Adrian Huck.
Autor
Ulrich Mangelsdorf
ist Marketingleiter bei Werner Koch
Maschinentechnik, Ispringen.
umangelsdorf@koch-technik.de
Fakuma 2014: Halle/Stand A3/3213
