WIKA

Granulataufbereitung

Die Trocknung und Entstaubung des Granulats ist eine Grundvoraussetzung für die Herstellung anspruchsvoller Kunststoffteile. Durch Produktabrieb enthalten viele Kunststoffgranulate bereits bei der Anlieferung Staub und Fasern (Engelshaar). Diese verursachen Qualitätseinbußen beim Endprodukt, besonders bei optischen und hochglänzenden Teilen, oder können durch Produktstau bis zum Anlagenstillstand führen. Die Druckmesstechnik von WIKA überwacht das Vakuum des Entstaubers (Abb. links).

Eine besondere Herausforderung ist, hygroskopische Thermoplaste auf die zur Verarbeitung optimale Restfeuchte zu trocknen. Dies ist nur möglich durch eine Luftaufbereitung mit extrem tiefem Taupunkt und damit einem minimalen absoluten Wassergehalt. Temperaturmessgeräte von WIKA unterstützten den energieeffizienten Betrieb des Trockners (Abb. rechts). Unsere Füllstandsmessgeräte überwachen die Füllhöhe im Trocknerbehälter, und Druckmessgeräte sichern die Luftförderung des Gebläses. Als Kunststoffverarbeiter mit mehr als 30 Spritzgießmaschinen kennt WIKA die Herausforderungen. Die Zusammenarbeit unserer Entwicklung und Fertigung führte zu Produkten, die die messtechnischen Aufgaben der Granulataufbereitung in hervorragender Weise erfüllen.

Granulataufbereitung × 4

Staubabsaugung - Unterdruck

Staubabsaugung - Unterdruck
3

Luftstrom - Druck

Luftstrom - Druck
2

Befüllung des Behälters - Wägezelle

Befüllung des Behälters - Wägezelle
1

Heißluft - Temperatur

Heißluft - Temperatur
Granulataufbereitung
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Was ist Kunststoffgranulat?

Kunststoffe werden aus natürlichen, organischen Stoffen durch Polymerisierung und Polykondensation hergestellt. Im Extrusionsprozess werden aus dem thermoplastischen Material kleine körnige Partikel erzeugt, das sogenannte Kunststoffgranulat. Diese Granulate werden in der Kunststoffindustrie zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet. Die Verwendung von recyceltem Granulat aus Kunststoff und Kunststoffabfällen trägt zur nachhaltigen Herstellung von Kunststoffprodukten bei.

Die Bedeutung von Kunststoffgranulat in der Verarbeitungskette

Kunststoffgranulat ist das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kunststoffprodukten in der Kunststoffindustrie. Beim Spritzgießen wird aufgeschmolzenes Kunststoffgranulat in eine Form gespritzt und härtet dort bei der Abkühlung aus, dadurch entsteht aus dem Kunststoffgranualat ein Kunststoffteil. Beim Extrusionsblasformen wird das im Extruder aufgeschmolzene Granulat, die Kunststoffschmelze, mit Druckluft durch eine ringförmige Düse geblasen. Beim Extrusionsblasen können Folien, Beutel oder Flaschen entstehen.

Wofür wird Kunststoffgranulat verwendet?

Kunststoffgranulat ist der Grundstoff für eine Vielzahl von Produkten, die in unserem Alltag allgegenwärtig sind. Es dient als Werkstoff für die Herstellung von Verpackungen, Tragetaschen, Eimern, Abdeckungen, Gehäusen oder Kunststoffprofilen. Produkte aus Kunststoff findet man in Automobilen, Haushaltsgeräten, Medizingeräten, auf Baustellen, und auch der Modebranche – um nur einige Beispiele zu nennen. Granulat aus den unterschiedlichen Kunststoffen ermöglicht die Herstellung von Produkten, die langlebig, leicht formbar und kosteneffizient sind. Es ist daher ein beliebter Werkstoff für die industrielle Produktion. Das Recycling sortenreiner Kunststoffe zu neuem Granulat trägt zur Schonung von Ressourcen bei.

Wie entsteht Kunststoffgranulat?

Die Granulatherstellung ist ein wichtiger Prozess in der Kunststoffproduktion. Der wichtigste Schritt dabei ist die Extrusion. Bei der Extrusion wird der geschmolzene Kunststoff mittels einer Förderschnecke (meist als Doppelschneckenextruder ausgeführt) durch Düsen gepresst und damit zu Strängen geformt. Nach dem Formen wird die Kunststoffschmelze mit Luft oder Wasser abgekühlt, wodurch die Masse erstarrt. Direkt anschließend werden diese Stränge mit einem rotierenden Messer in wenige Millimeter lange Abschnitte, das Granulat, geschnitten. Zwei wichtige Faktoren bei der Extrusion sind die Schmelzetemperatur und die Abkühlung. Die Regelung der Schmelzetemperatur entlang der Förderschnecke stellt sicher, dass das Granulat gleichmäßig geschmolzen wird. Die Abkühlung muss ebenfalls sorgfältig überwacht werden, um zu garantieren, dass das Granulat gleichmäßig abkühlt. Die präzise Temperaturkontrolle ist somit entscheidend für die Herstellung von qualitativ hochwertigem Granulat. 

Wichtige Faktoren bei der Granulataufbereitung

Folienextrusion und die Rolle von Kunststoffgranulaten

Das übliche Verfahren zur Herstellung von Kunststofffolien ist die Blasfolienextrusion. Dabei wird das im Extruder aufgeschmolzene Granulat, die Kunststoffschmelze, mit Druckluft durch eine ringförmige Düse geblasen.

Der Prozessablauf der Blasfolienextrusion lässt sich in folgende Schritte unterteilen:

1. Materialzufuhr: Das Kunststoffgranulat wird in den Trichter der Blasfolienextrusionsmaschine eingefüllt.

2. Plastifizierung: Das Kunststoffgranulat wird von den Heizelementen entlang der Extruder-Förderschnecke erwärmt und verflüssigt.

3. Blasung: Die Kunststoffschmelze wird durch die Düse der Blasfolienextrusionsmaschine geblasen.

4. Abkühlung: Der Kunststoffschlauch wird nach der Düse senkrecht nach oben transportiert und kühlt ab.

5. Wicklung: Am Kopf der Anlage wird der Schlauch über Walzen geführt, gefaltet und im Wickler aufgerollt.

Für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Kunststofffolien ist eine sorgfältige Prozesskontrolle erforderlich. Neben der Temperaturüberwachung über die gesamte Förderlänge der Extruderschnecke ist auch die Drucküberwachung der Blasluft für die gleichbleibende Qualität der Kunststofffolie entscheidend.

Die Rieselfähigkeit von Kunststoffgranulaten

Die Rieselfähigkeit von Kunststoffgranulaten ist ein wichtiger Faktor bei der Förderung und Verarbeitung in Kunststoffmaschinen. Granulate mit guter Rieselfähigkeit verhindern Verstopfungen in der Zuführung, sowohl im Rohrsystem vom Silo oder Big Pack zu den Kunststoffmaschinen, als auch bei der Dosierung vom Hopper auf der Maschine zur Förderschnecke.

Um eine gute Rieselfähigkeit von Kunststoffgranulaten sicherzustellen, ist es wichtig, die folgenden Maßnahmen zu treffen:

  • Trocknung des Granulats: Das Granulat sollte vor der Förderung durch das Verteilsystem gründlich getrocknet werden. 
  • Entfernung von Verunreinigungen: Das Granulat sollte von Verunreinigungen wie Staub oder kleinen Kunststoffpartikeln befreit werden, die durch die Reibung während des Transports entstanden sind.
  • Verwendung des richtigen Fördersystems: Das Fördersystem sollte für das jeweilige Granulat geeignet sein.

Ein gutes Fließverhalten sichert am Ende den störungsfreien Materialtransport zu den Kunststoffmaschinen und ermöglicht einen ununterbrochenen Betrieb bei den Kunststoffverarbeitern.

Kunststoffverarbeiter und ihre Anforderungen

Kunststoffverarbeiter sind auf hochwertige Kunststoffe / Granulate angewiesen, um Produkte herzustellen, die den Ansprüchen ihrer Kunden gerecht werden. Neben der Auswahl des passenden Kunststoffs ist eine gute Granulataufbereitung vor der Verarbeitung entscheidend, um die gewünschten Eigenschaften der Endprodukte zu erzielen. Im Trockner als auch im Entstauber kommen Messgeräte von WIKA ins Spiel, um die Qualität und Effizienz in der Kunststoffverarbeitung zu verbessern. 

Die Herausforderung hygroskopischer Thermoplaste

Kunststoffgranulate sind hygroskopisch, das bedeutet sie nehmen Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf. Dafür haben sie ausreichend Zeit, im Lager des Granulatherstellers, dem Transport, und der Lagerung beim Kunststoffprodukte-Hersteller. Diese Feuchtigkeit kann die Qualität der Kunststoffprodukte beeinträchtigen, indem sie zu Blasenbildung und einer verringerten Festigkeit führt. Daher ist eine sorgfältige Granulattrocknung erforderlich. Um die optimale Restfeuchte des Granulats sicherzustellen, wird der absolute Wassergehalt der Luft, am Ausgang des Trockners, mittels Taupunktmessung überwacht.

Die Rolle von Temperaturmessgeräten

Das Problem mit der Feuchtigkeit ist, dass beim Aufschmelzen des Granulats die Feuchtigkeit zu Wasserdampf wird. Dieser Wasserdampf kann in der geschmolzenen Kunststoffmasse Blasen bilden, die die Festigkeit und Optik des Produkts beeinträchtigen. Daher ist vor der Verarbeitung eine sorgfältige Granulattrocknung erforderlich. Dies geschieht mit heißer Luft, die aber nicht die Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs erreichen darf. Somit sind die Temperaturmessung und Temperaturregelung entscheidende Faktoren, damit das Granulat nach dem Trockner die geforderte Restfeuchte hat.

Die Rolle von Füllstandsmessgeräten

In der Kunststoffverarbeitung ist es wichtig, dass die Kunststoffmaschinen immer mit ausreichend Granulat versorgt werden. Der Hopper, oder Maschinentrichter, ist die Schnittstelle zwischen dem Granulatfördersystem und der Kunststoffmaschine. Er ist direkt über dem Zufluss der Plastifizierschnecke der Maschine angebracht. Um sicherzustellen, dass der Hopper immer ausreichend Granulat enthält, wird ein Füllstandsmessgerät eingesetzt. Das Messgerät überwacht die Füllhöhe im Hopper und steuert das Füllventil zwischen Granulatfördersystem und Hopper.

Die sichere Granulatförderung

Für die Herstellung von Kunststoffprodukten ist es wichtig, dass das Granulat, aus dem die Kunststoffe hergestellt werden, sicher und zuverlässig von den zentralen Lagerorten (Silo oder Big Pack) zu den verarbeitenden Maschinen transportiert wird. Die übliche Methode zur Granulatförderung ist die pneumatische Förderung. Dabei wird das Granulat mit einem konstanten Luftstrom durch ein Rohrsystem transportiert. Für eine effiziente Steuerung der Gebläse, die den Luftstrom erzeugen, sind genaue Druckmessgeräte erforderlich. Durch die Verwendung von Druckmessgeräten können Kunststoffverarbeiter Produktionsausfälle vermeiden und Kosten senken.