Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Herstellung von Fertigteilen aus Thermoplasten erfolgt durch das Aufschmelzen der Gran\u00fclen, der anschlie\u00dfenden Formgebung in einem Formwerkzeug sowie der zeitaufwendigen Abk\u00fchlung des Formteiles infolge der geringen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit im Polymeren. Das Ziel des neuen Verfahrens ist eine erhebliche Verringerung des Energiebedarfes, in dem die Gran\u00fclen nicht mehr aufgeschmolzen, sondern unter Ausnutzung der geringen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit nur noch angeschmolzen werden. Nach sofortiger Formgebung unter Druck ist eine W\u00e4rmeabfuhr nicht mehr erforderlich und die Ausformzeit reduziert sich auf die geringe Zeitspanne zur Erreichung eines inneren Temperaturausgleiches in der Anschmelzmasse.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Vorteil des Verfahrens besteht in der kurzzeitigen oberfl\u00e4chlichen Erw\u00e4rmung des Granulates im Sekundenbereich. Danach soll die Anschmelzmasse sofort unter Druck ausgeformt werden. Es konnte f\u00fcr die Anwendung des Verfahrens ein Kooperationspartner gefunden werden, der in eigens entwickel-ten Bandpressen, nach dem herk\u00f6mmlichen Durchschmelzprinzip Kunststoffplatten produziert. F\u00fcr die Herstellung von Plattendicken zwischen 10 und 12 mm ben\u00f6tigt der Kooperationspartner zur Zeit f\u00fcr seine Bandpresse eine Auf- bzw. Durchheizzone von ca. 10-15 m bei geringer Abzugsgeschwindigkeit auf-grund der schlechten W\u00e4rmeleitung im Polymeren. Die wichtigen Arbeitsschritte f\u00fcr einen Fertigungsproze\u00df nach dem Anschmelzverfahren unter Verwendung des vorhandenen Anschmelzreaktors sind:
\n1.\tUmbau des Anschmelzreaktors zur Einf\u00fchrung einer einstellbaren Anstr\u00f6mgeschwindigkeit und Sch\u00fctth\u00f6henregulierung (Dr. Neu).
\n2.\tEinbau einer Siebbandbenetzungsvorrichtung zur Vermeidung von Granulatanhaftungen bei Einsatz diverser Polymeren (Dr. Neu).
\n3.\tEntwicklung, Konstruktion und Bau einer Material\u00fcbergabestation zwischen Reaktor und Bandpresse mit einstellbarer Schichth\u00f6he f\u00fcr die Anschmelzmasse (Dr. Neu und TPS).
\n4.\tAnpassung der vorhandenen Bandpressentechnik an die neue Anschmelztechnik (TPS und Dr. Neu).
\n5.\tEntwicklungs- und Versuchsarbeiten zur Optimierung der Bandpresse einschlie\u00dflich integrierter Steuerungstechnik (TPS und Dr. Neu).
\n6.\tEntwicklung und Konstruktion eines Anschmelzreaktors f\u00fcr Bandpressennutzbreiten bis 2500 mm (jetzige Reaktornutzbreite 150 mm) (Dr. Neu und TPS).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Konzept der Materialf\u00f6rderung f\u00fcr den Anschmelzreaktor entspricht dem einer Doppelbandpresse. Beide Verfahrenstechniken arbeiten optimal im kontinuierlich ablaufenden Fertigungsproze\u00df, soda\u00df sich die Integration des Anschmelzverfahrens in die Bandpressentechnik schon daher anbietet.
\nDie Arbeitsergebnisse zeigen, da\u00df sowohl in \u00f6kologischer wie auch in \u00f6konomischer und verfahrenstechnischer Sichtweise die Einf\u00fchrung der partiellen Anschmelzung des Granulathaufwerkes durch kon-vektive W\u00e4rmezufuhr erhebliche Vorteile gegen\u00fcber dem herk\u00f6mmlichen Durchschmelzverfahren durch W\u00e4rmeleitung erm\u00f6glicht.
\nDas Anschmelzverfahren nutzt dabei vorteilhaft die geringe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit der Polymere aus, indem die Oberfl\u00e4che der Gran\u00fclen kurzzeitig bis auf Schmelztemperatur erhitzt werden kann, ohne da\u00df sich das Granulatinnere im Zeitraum der W\u00e4rmebehandlung zwischen 10 s und 20 s wesentlich erw\u00e4rmt.
\nNach dem Anschmelzen wird das Granulathaufwerk unter Druck ausgeformt wobei ein innerer Temperaturaustausch in jeder Gran\u00fcle einsetzt, soda\u00df kurzfristig das Fertigprodukt entformt werden kann. Der Vergleich des Energiebedarfs zwischen Anschmelz- bzw. Durchschmelzproze\u00df zeigt, da\u00df ein Energieeinsparfaktor von 3,35 beim Anschmelzverfahren zu erwarten ist.
\nDie \u00f6konomische Bewertung des neuen Verfahrens zeigt f\u00fcr den Anwender, da\u00df die bisherige Abh\u00e4ngigkeit zwischen Plattendicke des Fertigproduktes und Bandgeschwindigkeit, also Aussto\u00dfmenge pro Zeiteinheit f\u00fcr den Fertigungsproze\u00df aufgehoben ist, siehe Bild 3 in Abb. 1 und Abb. 2. Die neue Technik reduziert die erforderliche Heizzonenl\u00e4nge f\u00fcr eine 10 mm starke Kunststoffplatte von z. B. 15 m beim herk\u00f6mmlichen Aufschmelzverfahren bei gleicher Bandgeschwindigkeit auf ca. 1,5 m beim Anschmelz-verfahren bei gleichzeitiger Reduzierung der Investitionskosten f\u00fcr die Anlage.
\n Dieses ist zur\u00fcckzuf\u00fchren auf den vergleichsweise z\u00fcgigen konvektiven W\u00e4rmetransport durch ein str\u00f6mendes Medium im Haufwerk. Nachteilig ist, da\u00df die Granulatgr\u00f6\u00dfe einschlie\u00dflich der Korngr\u00f6\u00dfenverteilung die Sieblochgr\u00f6\u00dfe der Transportb\u00e4nder bestimmt. Staubanteile im Granulat erfordern sehr gerin-ge Sieblochgr\u00f6\u00dfen, dadurch wird das str\u00f6mende Heizmedium stark behindert. Es ist daher eine Absiebung von Feinstteilen zu empfehlen.
\nDie Auswertung der umfangreichen Versuchsergebnisse und Verfahrensschritte des Entwicklungsvorhabens haben die Kooperationspartner veranla\u00dft, eine erste Demonstrationsanlage im Produktionsma\u00df-stab zur Herstellung plattenf\u00f6rmiger dickwandiger Kunststoffteile zu berechnen, zu konstruieren und zu bauen. Die Nutzbreite der Anlage betr\u00e4gt 1200 mm. Sie besteht aus dem Anschmelzreaktor, aus einer angeschlossenen Druckwalzenanordnung als Ausformstation und einer Plattenk\u00fchlstrecke.
\nIn der Ausformstation erzeugt ein Pre\u00dfwalzenpaar eine lineare Pre\u00dfkraft auf die Anschmelzmasse, ein nachgeschaltetes 3-Walzenpaar kann je nach Walzenstellung einen gleichm\u00e4\u00dfigen Fl\u00e4chendruck auf das Produkt \u00fcbertragen. Der start up ist f\u00fcr sp\u00e4testens M\u00e4rz 2009 vorgesehen. Ab diesem Zeitpunkt steht den interessierten Anwendern f\u00fcr diese neuentwickelte Verfahrenstechnik die Anlage auch f\u00fcr Produkt-Versuche zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Jahre 1998 wurde das Anschmelzverfahren patentiert [DP 98], w\u00e4hrend im Jahr 2007 [EP 07] f\u00fcr den heutigen Reaktoraufbau ein Europa-Patent erteilt wurde. F\u00fcr interessierte Anwender sind nach Termin-absprache jederzeit Materialversuche m\u00f6glich, erste Kontakte ergaben sich auf der DOMOTEX 2009.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in diesem Abschlu\u00dfbericht dokumentierten Entwicklungsergebnisse belegen, da\u00df die beschriebene Verfahrenstechnik zur partiellen Aufschmelzung von Kunststoffgran\u00fclen und anschlie\u00dfender Formgebung unter Krafteinwirkung insbesondere f\u00fcr dickwandige Fertigteile im industriellen Ma\u00dfstab m\u00f6glich ist. Es ergeben sich gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Herstellverfahren erhebliche Vorteile in \u00f6kologischer, technologischer und \u00f6konomischer Bewertung. Hersteller aus unterschiedlichen Bereichen der Kunststoffteile-Fertigung sind daher eingeladen, die Verfahrensvorteile in einer Anlage im Produktionsma\u00dfstab zu \u00fcberpr\u00fcfen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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