Effektiv mit wenig Energie

PRODUKTION
Mit IR Granulate im Spritzgussbetrieb trocknen
Effektiv mit
wenig Energie
Granulate müssen in der Regel vor der Verarbeitung auf Spritzgussautomaten getrocknet werden. Hierbei erweist sich die Kombination zwischen Infrarot-Strahlung und
Drehrohren als besonders effektiv. Aufgrund
der kurzen Trockenzeit und der damit verbundenen schnellen Reaktionszeit bei Prozessunterbrechungen, Farb- oder Materialwechseln kann die Ausschussproduktion
gesenkt werden.
Die Durchsatzleistungen des kleinsten Infrarot-Drehrohres,
hier direkt auf dem Spritzgussautomaten, liegen zwischen
10 und 200 kg/h.
Die Siac GmbH & Co. KG in Neunkirchen und Essen hat eine Typenreihe von
IR-Drehrohren entwickelt, die sich
durch eine robuste Konstruktion, flexible Einsatzmöglichkeiten und eine hohe
Energiedichte auszeichnen. Dadurch
konnte eine kompakte und effektive
Bauweise verwirklicht werden. Die Einbaumaße und damit der benötigte Platz
sind sehr gering.
Ein Vorteil des IR-Drehrohres ist neben
seiner hohen Energiedichte die geringe
Behandlungszeit. Anstelle von Stunden
wie bei vielen anderen Trocknerarten
liegen die Behandlungszeiten bei wenigen Minuten. Besonders bei schwer zu
behandelnden Materialien wie Pulver,
Dipl.-Ing. Sven-Olaf Zillmann,
Siac GmbH & Co. KG, Essen,
Dipl.-Ing. Urban Stricker, Ökutec
GmbH, Siegen
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pulverartigen oder stark Staub belasteten Materialien und sehr feuchten Produkten ist dies von Bedeutung.
Die Infrarot-Strahlung erwärmt innerhalb des Drehrohres das Korn nicht nur
von außen, sondern dringt in der Regel
auf Grund der kurzen Strahlungsfrequenz in das Korn ein und erwärmt das
Wasser in seinem Inneren. Durch die
Temperaturdifferenz zwischen dem
warmen Kern des Korns und der kalten
Oberfläche wird das Wasser ausgetrieben. Oberflächenfeuchtigkeit wird natürlich ebenfalls mit einer hohen Effizienz bei sehr geringen Verlusten verdampft.
Ein Infrarot-Drehrohr kann für alle vorstellbaren
Aufgaben
zur
Wärmebehandlung eingesetzt werden.
Beim Trocknen schwieriger Produkte
wie Pulver, pulverförmige Stoffe sowie
stark staubhaltigen Materials wird
durch die langsame Drehung des Drehrohres das Material gut durchmischt, es
wird dabei aber nicht aufgewirbelt. Eine
weitere besondere Anwendung ist die
Trocknung und Erweichung von Kurzfasern mit 10 bis 40 mm Länge aus zum
Beispiel Polyamid oder PET. Das Material wird sehr gut durchmischt und getrocknet und dies auch bei größeren
Feuchten von 20 bis 30%.
Weiterhin kann das IR-Drehrohr auch
zur reinen Kristallisation von entsprechenden Kunststoffen verwendet werden. Auch hier beträgt die Behandlungszeit nur wenige Minuten bis zur
maximalen Kristallisation. Durch die intensive Durchmischung und die spezielle Gestaltung der Wendel im Drehrohr
wird ein Verkleben des Granulates weitgehend vermieden. Der Energieeinsatz
ist sehr gering.
Infrarot-Drehrohre (IRD) zur Wärmebehandlung
von
rieselfähigen
Schüttgütern werden seit etwa vier Jahren in der Kunststoffindustrie in der Extrusion und auch beim Spritzgießen zunehmend eingesetzt. Die benötigte Trockenzeit verkürzt sich durch ihren Einsatz von mehreren Stunden auf wenige
Minuten.
PLASTVERARBEITER 54. Jahrg. (2003) Nr. 10
Trocknen von
Pellets im
IR-Drehrohr
Konventionelle Trockner erreichen die
geforderten Trocknungsleistungen, allerdings ist die Trockenzeit sehr lang. Sie
liegt in der Regel bei mehreren Stunden, bei speziellen Kunststoffen können sogar Trockenzeiten bis 30 h auftreten. Dies liegt einerseits an der sehr
schlechten Wärmeleitfähigkeit von
Kunststoffen. Da die Luft zur Energiezufuhr nicht wärmer als die untere Erweichungstemperatur der Granulate sein
darf, benötigt das Durchwärmen des
Kornes bereits viel Zeit. Anderseits wirkt
als treibende Kraft zum Austreiben des
Wassers aus dem Korn die Partialdruckdifferenz zwischen Korninneren und
Umgebung. Diese Kraft ist aber sehr
schwach.
Übertrocknung und Mehrfachtrocknung vermeiden
Lufttrockner arbeiten in einem konstanten Prozess – auch wenn der nachgeschaltete Prozess in der Produktion
unterbrochen wird. Das Material verbleibt im Trockner und kann dadurch
entsprechend der Stillstandszeit übertrocknet werden. Bei einem Stopp der
Produktion – zum Beispiel am Wochenende – verbleibt das Trockengut im
Trockentrichter. Beim erneuten Anfahren der Produktion wird dieses Material
erneut getrocknet.
Beides ist nicht nur eine Energieverschwendung. Übertrocknung und
Mehrfachtrocknung produzieren extra
trockene Pellets. Die Qualität der Trocknung weicht von der Norm ab und führt
häufig zu Veränderungen der Schmelzeviskosität. Solche Schwankungen
müssen vom Maschinenbediener unter
Beobachtung der produktspezifischen
PLASTVERARBEITER 54. Jahrg. (2003) Nr. 10
Qualitätsmerkmale durch Nachstellen
der Spritzgussparameter kompensiert
werden. Es ist bei Spritzgießern bekannt, dass ein wieder gestarteter Prozess sorgfältig beobachtet werden
muss, da die Gefahr von Fehlproduktionen hier besonders hoch ist.
IRD können als flexible Beistelltrockner,
als Aufsatztrockner oder auch in zentralen Trocknungsanlagen eingesetzt werden. Welche Anwendung sinnvoll ist,
hängt vom jeweiligen Aufgabenschwerpunkt ab und wird von Fall zu
Fall betrachtet. Die oben angeführten
Nachteile der Lufttrockner sind in jedem
Fall ausgeschlossen. Aufgrund der extrem kurzen Trockenzeit und der damit
verbundenen schnellen Reaktionszeit
bei Prozessunterbrechungen, bei Farboder Materialwechseln kann die bisher
als unvermeidlich geltende Ausschussproduktion drastisch gesenkt werden.
Die resultierende höhere Produktivität
ist häufig der wesentliche Grund für die
Entscheidung zur Nutzung von IRD.
Die Probleme durch Über- und Mehrfachtrocknung treten mit IRD systembedingt nicht auf. Bei einem Stopp verbleibt das Material im Drehrohr, die
Energiezufuhr durch IR ist binnen einer
Sekunde unterbunden. Wird der Prozess wieder gestartet, wird das Material
binnen einer Sekunde weiter getrocknet. Wird ein Prozess für längere Zeit
unterbrochen, besteht die Möglichkeit
einer erneuten Befeuchtung. Doch
auch hier ist die Menge an dann nicht
ausreichend getrocknetem Material
weitaus geringer, als die Materialmenge die zum Anfahren der nachfolgenden Produktion benötigt wird. Ein Ausschuss durch mangelnde Trocknung
entsteht nicht. Innerhalb weniger Minuten nach Beginn des Trocknungsprozesses steht wieder getrocknetes Material mit konstanter Qualität zur Verfügung. Auf diese Weise konnte ein Betreiber eines IR-Drehrohres seinen Ausschuss von über 5% auf unter 1%
senken.
Ein weiterer Vorteil ist die schnelle Reaktionszeit. Der Trockner muss nicht
mehrere Stunden vor dem Start der Produktion eingeschaltet werden. Er wird
zusammen mit der Produktion angefahren. Die bedeutet, wenn der Trockner am Montag morgen eingeschaltet
wird, eine Produktionserweiterung um
drei bis vier Stunden pro Woche. Umgerechnet auf ein Jahr beträgt somit die
zusätzliche Produktionszeit fast zwei
Wochen.
Siac, Halle B2, Stand 8310
Im größten verfügbaren IR-Drehrohr Typ C erreicht man in
Abhängigkeit von
Durchmesser und
Länge des Drehrohres Durchsätze
zwischen 300
und 10 000 kg/h.
(Bilder: Siac)
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