Um im globalen Wettbewerb weiterhin ganz vorne mitzumischen, gibt es verschiedene Schlüsselfaktoren für Maschinenbau-Unternehmen. Es kann der Anlagenpreis entscheiden, der Service, die Vor-Ort-Kontakte und auch die Effizienz einer Anlage. Effizienz bezogen auf den Materialeinsatz, auf den Energiebedarf oder den Produktionsprozess insgesamt. Ein wesentlicher investitionsentscheidender Faktor lässt sich an der Energie-Effizienz von Anlagen festmachen. Um diesen Aspekt bei Extrudern besser vergleichbar zu machen, hat der  Fachverband Kunststoff- und Gummimaschinen beim VDMA, Frankfurt im Januar ein VDMA-Einheitsblatt 24474 veröffentlicht.

Auch das Vermeiden von mangelhaften Produkten gehört zur effizienten Produktion. Reifenhäuser, Troisdorf, ergänzt dazu die Blow Film-Anlagen mit Evolution Ultra Flat, ein in den Folienabzug integriertes Planlagepaket. Treten während der Blasfolienproduktion Planlagefehler auf, korrigiert das System. Durch minimale Verstreckung der Folie erzeugt Evolution Ultra Flat über temperierte Walzen eine optimale Planlage.

Das neueste Design einer Flachdüse  von Nordson, Chippewa Falls, USA,  ermöglicht es, engere Toleranzen der Einzelschichten, einer bis zu neunschichtigen Struktur zu erzielen. Die Düse umgeht einen großen Teil der Deformationen an den Schichtgrenzen. Diese entstehen, wenn mehrere Schichten, die in einem Feedblock vorbereitet werden,  gleichzeitig von der Düse verbreitert werden.

 

Innovationen bei Co-Extrusionsanlagen

Die produzierte Qualität und Funktionalität des hergestellten Produkts ist ein weiteres Investitionskriterium für Verarbeiter. Für Hart-Hart- und Hart-Weich-Materialverbunde setzt beispielsweise SLS, Dahn, Co- und Post-Co-Extrusionstechnik ein. Die Co-Ex-trusion wird für die Herstellung von unlösbaren Hart-Hart- und Hart-Weich-Verbundteilen aus artgleichen Werkstoffen eingesetzt. Auch für die Fertigung von Profilen mit Innenleben aus recycelten Kunststoffen und optisch makelloser Außenhaut aus neuem Kunststoffgranulat ist die Maschine einsetzbar. In der Post-Co-Extrusion können Hart-Weich-Kombinationen aus unterschiedlichen Werkstoffen verwirklicht werden, bei denen sich die beiden Komponenten wieder trennen lassen. Auch der Extrusions-Spezialist Bernhard Ide, Ostfildern, stellte im letzten Jahr neue Entwicklungen für die Verarbeitung von mehreren Kunststoff-Komponenten vor. Darunter eine Anlage zur Extrusion eines HDPE U-Profils mit modularem Werkzeugsystem, eine Post-Co-Extrusionsanlage für ein ABS Leistenprofil unter Einsatz des Co-Extruders ME B 30/5, einem System zur Produktion eines PVC-U Deckelprofils und eine Anlage, die ein HDPE Bioflow Profil erzeugt.

Peripherietechnik punktet

Ebenso für die Technik vor und nach dem Extruder bietet der Markt einige Neuheiten an. Dazu gehören beispielsweise Kühlsysteme oder auch Dosier-Anlagen. Für eine längere Kühldauer bei der Herstellung von Schaumrohren, entwickelte Krauss Maffei Berstorff, Hannover, ein Paternostersystem. Mit einer Kühlstreckenlänge von mehr als 200 Metern lässt sich die Kühlzeit bei einer typischen Produktionsgeschwindigkeit  verzehnfachen.

Für die Produktion von extrudierten Schaumstoffen bietet Process Control, Birstein, eine kontinuierlich arbeitende Dosieranlage zur Verarbeitung von drei unterschiedlichen Granulattypen sowie drei unterschiedlichen Pulvertypen an.  Eine der Besonderheiten ist der schwenkbare Pulverdosierer, der sowohl in den Hauptextruder, als auch in einen Nebenextruder dosiert.

CO2- und N2-Gasdosieranlagen gehören zum Portfolio von Promix Solutions, Winterthur. Die Anlagen sind mit präziser Massenstrom-Regelung, Prozessüberwachung mittels Trend Charts, kontinuierlicher Datenerfassung sowie Synchronisation der Dosiermenge mit dem Extruder-Ausstoß ausgestattet. Eine Implementierung in die Extrudersteuerung mittels Feldbussystemen ist ebenfalls möglich.

Flexibilität für Compoundeure

Für das Dosieren von Farbstoffen oder Additiven nutzt das Walzendosier-System von Tschritter, Dorfprozelten, eine Technik, die den Granulatstrom erst auflockert, neu packt und anschließend, in Mikroschritten, direkt in den Einlauf der Spritzguss- oder Extrusionsmaschine dosiert. Für die Anwendung auf Spritzguss- und Extrusionsmaschinen wurden zwei unterschiedliche Variationen entwickelt. Geringe Dosierungen ab 10mg/Schuss sowie auch größere Dosierungen bis 3g/sec. werden realisiert, was das System auch für den Extrusionsbereich interessant macht. Durch die schnelle Reaktionsfähigkeit des Systems sind auch prompte Farb- und Materialwechsel möglich.

Der Trend zu Flexibilität und zu platzsparenden Maschinen findet sich auch bei Extrudern für Compoundier-Aufgaben. So bietet Feddem, Sinzig, den Extruder FED 26 MTS an. Dieser ist der kleinste aber auch flexibelste gleichlaufende Doppelschneckenextruder des Unternehmens. Mit entsprechender Ausstattung ist die Herstellung von Masterbatches, Kleinmengenfertigung bis hin zu High-Performance-Polymers umsetzbar. Der Extruder hat einen Schneckendurchmesser von 26 mm, Da/Di=1,55 mit Drehzahlen bis zu 1.200 U/min und einer Antriebsleistung bis 28 KW. Je nach Aufgabenstellung sind die Schneckenelemente in unterschiedlichen Stahlqualitäten – von Nitrierstahl bis zu HIP-Sonderlegierungen – erhältlich. Der Extruder eignet sich auch als Labormodell. Die Technologie gleicht denen der größeren Extruder aus der MTS-Baureihe und schafft somit gute Voraussetzungen für ein Scale-up. Durch den modularen Aufbau lässt sich der Extruder mit wenigen Arbeitsschritten beispielsweise von 32 D auf 42 D, 52 D oder mehr verlängern. Die komplette Elektrik ist im Gestell inte-griert, die Maschine steht auf Rollen, somit ist sie mobil und leicht zu verfahren. Je nach Anwendungsbereich lassen sich von 10 bis 150 kg/h an Durchsatzmengen produzieren. Neu im Portfolio des Maschinenbauers ist auch die FED 82 MTS, der größte Serien- extruder der MTS-Baureihe. Mit einem Schneckendurchmesser von 82 mm eignet er sich besonders zur Herstellung größerer Produktionschargen von technischen Kunststoffcompounds.

Leistritz, Nürnberg, entwickelte den  Doppelschneckenextruder ZSE 27 Imaxx. Dieser kommt zum Einsatz, wenn es um die Entwicklung von Rezepturen und Verfahren oder deren Scale-up auf Produktionsanlagen mit einem Durchsatz von bis zu 300 kg/h geht. Hierfür haben die Ingenieure des Unternehmens den Doppelschneckenextruder ZSE 27 MAXX einem Re-Design unterzogen. Erstes auffallendes Feature ist der fehlende Schaltschrank. Dieser wurde eliminiert, indem die gesamte Extruderelektrik samt neuem wassergekühltem Frequenzumrichter in das Untergestell eingebaut wurde. Der Extruder ist dadurch nicht nur platzsparender, sondern auch mobiler. Eine weitere Neuheit ist der wassergekühlte Siemens-Motor. Er ist kleiner und überzeugt mit gleicher Leistung. An der Motorlaterne ist ein Sichtfenster eingebaut, von dem aus man die Sicherheitskupplung sehen kann. Zudem wurde die Schutzklasse auf IP54 erhöht; Heizpatronen sogar auf IP65.
Der Maschinenbauer Coperion, Stuttgart, hat im letzten Jahr eine automatische Strangzuführungseinheit entwickelt, wie sie bei Compoundieranlagen für das Granulieren sehr hoher Durchsätze benötigt wird. Es sind zwei Baugrößen verfügbar: als ASC 500 für Durchsätze bis zu 3,5 t/h und als ASC 700 für bis zu 5 t/h. Die automatisierte Zuführeinheit erleichtert den Anfahrvorgang, eventuelle Betriebsstörungen durch Strangabriss bei schwierigen Materialien werden durch selbsttätiges Einfädeln der Stränge vermieden.

Für häufige Materialwechsel und   kleinste Produktmengen bei der Herstellung von Masterbatches ist das Granuliersystem Eflex von Gala Kunststoff und Kautschukmaschinen, Xanten-Birten, geeignet. Es lässt sich binnen Minuten reinigen. Hierfür stehen diverse Wasser- und Filtrieroptionen zur Verfügung. Je nach Option muss das Wasser in den meisten Fällen nicht gewechselt werden. Hierdurch werden nicht nur Ressourcen und  Reinigungszeiten gespart, es entfallen auch die ansonsten notwendigen Aufheizzeiten des Frischwassers und die damit verbundenen Energiekosten.

Trendthema WPC

Für das Compoundieren nachhaltiger Rohstoffe wie naturfaserverstärkte Thermoplaste hat Ökoplast, Mittweida, einen Kurzschneckenextruder mit einer Schneckenlänge von 2,5D. Die Entwicklung basiert auf einer Scheibenplastifizierung, welche zur Verbesserung des Druckaufbaus in der Schmelze und zur Materialeinspeisung mit einer Schneckenzuführung kombiniert wird.

Die Fasern in Wood Plastic Composites (WPC) stellen jedoch an die Verarbeitungsanlagen besondere Anforderungen, wie beispielsweise abbrasionsfeste Schnecken. Zur Entwicklung von Battenfeld-Cincinnati gehört der Ex-truder Fiberex 93-34D, mit dem eine Vielzahl unterschiedlicher Rezepturen mit einer einzigen Plastifiziereinheit verarbeitet werden können. Die Anlage hat eine Ausstoßleistung von 380 kg/h; eine Leistung die mit der PVC-Profilherstellung vergleichbar ist. Das Unternehmen bietet eine Vielzahl von Co-Extrusionslösungen an, die auf die Verwendung von kostengünstigen Füllstoffen wie beispielsweise Reishülsen, mineralischen Füllstoffen oder Recyclingfasern abgestimmt werden können. Immerhin können beispielsweise bei einem WPC-Hohlkammerprofil für Deckinganwendungen aus PVC mit 50 Prozent Reishülsen die Materialkosten bis zu 80 Prozent der gesamten Herstellkosten ausmachen.

Krauss Maffei Berstorff, Hannover, bietet speziell für die Verarbeitung von WPC verbesserte Komponenten des Zweischneckenextruders an. Hervorzuheben ist die Kombination aus Knet- und Multi-Process-Elementen in der Plastifizierzone, wodurch die Schmelzetemperatur im Vergleich zu Standardschnecken bei gleichbleibendem Aufschmelzgrad um rund 10 Prozent verringert wird. Auch in der Zone der Fasereindosierung sorgt eine angepasste Schneckenkonfiguration für bessere Ergebnisse. Gleiches gilt für die Mischzone, in der Multi-Process-Elemente ebenfalls für eine Temperatursenkung um 10 Prozent sorgen.

Alle WPC-Fertigungsschritte deckt das Angebot von Pinuform, Ulm, ab.  Mit Holzmehl werden verschiedene Granulate hergestellt, aus denen das Unternehmen WPC-Platten für Fußböden, Fassadenverkleidungen oder Anwendungen im Baubereich herstellt  und dazu auch mit Econcore, einem Spezialisten für Honigwaben-Platten-Technik zusammenarbeitet.

Dr. Etwina Gandert

Über den Autor

Dr. Etwina Gandert

ist Redakteurin Plastverarbeiter.

etwina.gandert@huethig.de