Was braucht man zum Spritzgießen von technischen Kunststoffteilen? Zunächst einmal Granulat und eine Kunststoffmaschine. Zudem benötigt man ausreichend Kälte. Denn um das Erstarren des Kunststoffs sicher zu stellen, müssen die Werkzeuge gekühlt werden. Und auch die Hydraulik, die unter anderem die Linearantriebe der Schließeinheiten bewegt, kommt nicht ohne Kühlung aus. Aus diesem Grund gehört eine leistungsfähige Kälteanlage zur Grundausstattung jedes Spritzgussbetriebs.

Bei Astroplast Kunststofftechnik, Sundern, legen die Verantwortlichen Wert auf eine hohe Betriebssicherheit wie auch eine hohe Enegerieeffizienz wenn es um die Kühlung der Werkzeuge und der Hydraulikaggregate von Spritzgießmaschinen geht. Das Unternehmen hat sich auf die Produktion von Spulen für wickelfähige Produkte wie Kabel und Drähte spezialisiert. Diese Spulen müssen mechanisch beständig und resistent gegen Umwelteinflüsse wie UV-Einstrahlung, Kälte und Schmierstoffe sein. Darüber hinaus produziert der Kunststoffverarbeiter auch technische Formteile mit Gewichten bis 12 kg. Mit einem eigenen Werkzeug- und Formenbau und einer Abteilung für das Finishing zum Beispiel durch Bedrucken, Schweißen und Montieren deckt das Unternehmen die gesamte Prozesskette der Kunststoffbearbeitung ab. Das Unternehmen L&R Kältetechnik analysierte die Rahmenbedingungen in der Produktion von Astroplast und installierte eine energieeffiziente Split-Kältemaschine, die die Werkzeugkühlung mit der erforderlichen Kälte versorgt.

Umweltverträgliche Kältemittel

Die Hydraulikkühlung erfolgt über einen selbstentleerenden Freikühler. Für die Werkzeugkühlung wird eine Wasser-vorlauftemperatur von 10° C benötigt – und das auch bei einer maximalen Umgebungstemperatur von 35° C. Die Kältemaschine stellt eine Kälteleistung von 200 kW bereit. Für die Hydraulikkühlung ist eine Kälteleistung von 250 KW erforderlich; dieser Anlagenteil ist für eine Vorlauftemperatur von 30° C ausgelegt.

Die gesamte Anlage arbeitet mit dem umweltverträglichen Kältemittel R 134a. Sie ist mit der Steuerung Vari-Kon ausgestattet, die für eine gleitende Kondensationstemperatur sorgt. Was bedeutet das konkret? Konventionelle Kältemaschinen werden mit einer festen Kondensationstemperatur betrieben, die in der Regel bei etwa 47° C liegt. Dieses Temperaturniveau benötigt man jedoch nur bei hohen Außentemperaturen von cirka 35° C. Bei kühlerem Klima reicht eine niedrigere Kondensationstemperatur völlig aus. Beispielsweise wird bei einer Außentemperatur von 8° C die Kältemaschine mit einer Kondensationstemperatur von 20° C betrieben. Deshalb regelt die Steuerung die Temperatur gleitend in Abhängigkeit von der Außentemperatur und kann damit eine deutlich geringere Leistungsaufnahme des Verdichters erreichen.

Freikühler schaltet selbsttätig um und spart Kosten

Die Werkzeugkühlung der Anlage ist neben dem Kondensator, der über drehzahlgeregelte Ventilatoren mit Kühlluft versorgt wird, auch mit einem Freikühler ausgestattet, der bei kühleren Außentemperaturen die nötige Kälte aus der Umgebung generiert ( Winterentlastung / freie Kühlung ). Auch das erschließt erhebliches Energie-Sparpotenzial, die der Kunststoffverarbeiter in seine Anlage integriert hat. Denn im Sommer schaltet der Freikühler für die Winterentlastung auf die Hydraulikseite um, die mit höherem Temperaturniveau arbeitet und vergrößert somit die Wärmetauscherfläche für die Hydraulikkühlung.

Der Kältemaschinenhersteller hat den Verantwortlichen bei der Angebotserstellung die Betriebskosteneinsparungen genau aufgeschlüsselt. Die gleitende Kondensationstemperaturregelung spart pro Jahr rund 28.800 EUR Energiekosten (bei Dreischicht-Betrieb und im Vergleich zu einer Anlage ohne Steuerung), für die Kombination der Steuerung  mit der Winterentlastung durch Freikühler ergibt sich eine jährliche Einsparung von mehr als 41.000 EUR bei den Energiekosten. Somit amortisieren sich beide Maßnahmen in überschaubarer Zeit. Darüber hinaus wurde eine Wärme-Rückgewinnung aus der Hydraulikkühlung installiert, sodass Astroplast die im Hydraulikkreis entstehende Wärme für die Hallenbeheizung nutzen kann. Auch das leistet einen Beitrag zum energiesparenden Betrieb des Verarbeiters. Und die Anlage ist auf künftiges Wachstum ausgelegt: Die Tanks und weitere zentrale Anlagenbauteile sind schon für eine Verdoppelung der Kapazitäten dimensioniert, die bei der nächsten Ausbaustufe der Produktion erschlossen werden können.

Planung und Installation

Trotz der sehr sorgfältigen Planung und der umfassenden Erschließung aller zentralen Energiesparmöglichkeiten wurde die Anlage innerhalb weniger Wochen geplant und realisiert. Wesentliche Faktoren für diese kurze Lieferzeit sind der hohe Eigenfertigungsanteil des Maschinenbauunternehmens, der für hohe Flexiblität sorgt, und die umfassende Erfahrung in der Projektierung von Kälteanlagen für Unternehmen der Kunststoffverarbeitung.

 

Autor

Thomas Imenkämper ist Vertriebsleiter der L&R Kältetechnik in Sundern.