Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Beschichtungsanlagen f\u00fcr textile Formteile besitzen derzeit einen offenen Kanal mit ungeregelter elektrischer Luftheizung. Neuartige W\u00e4rmezufuhrmechanismen zur Vernetzung von PVC-Plastisolen dienen zur Vermeidung nachteiliger Energiebilanzierung im Bereich des Heizkanals. Unkontrolliert ablaufende Vorg\u00e4nge bei Lufterw\u00e4rmung und Bewegungen sollen deutlich reduziert werden. Weiterhin erh\u00f6hen diese Ma\u00dfnahmen die Prozesssicherheit. Anforderungsparameter hinsichtlich Taktzeit und Qualit\u00e4t k\u00f6nnen dadurch eingehalten werden. Zielstellung des Projektes ist es ein kompatibles Heizsystem f\u00fcr bisherige und k\u00fcnftige Beschichtungsanlagen zu entwickeln, welches neuartige W\u00e4rmezufuhrmechanismen z. B. Mikrowelle verwendet. Die rechnerisch ermittelte Leistung zur Trocknung des PVC-Plastisols betr\u00e4gt ca. 9 kW, wobei derzeitige Anlagen bei ca. 36kW liegen. Durch die geplante Neuentwicklung l\u00e4sst sich die eingesetzte Energie um ca. 20% – 40% reduzieren, d. h. die Anschlussleistung f\u00fcr derartige Beschichtungsanlagen liegt zwischen 21 kW und 28 kW. Dies ist im Wirkungsgrad der Mikrowelle begr\u00fcndet, der bei 40% – 50% liegt. Die Jahresproduktion an beschichteten textilen Formteilen liegt im Bereich 80 Mio. Paar.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDurch die Verwendung neuer W\u00e4rmezufuhrmechanismen z. B. Mikrowelle beim Beschichtungsprozess im Bereich textiler Formteile kann der Energieverbrauch reduziert werden. Dies hat einen positiven Effekt im Bereich Energie- und Rohstoffeinsparung. Weiterhin wird durch eine Verringerung des Energiebedarfs das Gesamtergebnis des jeweiligen Produktionsstandortes deutlich verbessert. Allein im Bereich der eingesparten Energie w\u00e4hrend des Prozesses sind Einsparungen m\u00f6glich. Durch eine Anregung von Dipolschwingungen im Dispersionsmittel werden keine W\u00e4rmeverluste (Erw\u00e4rmung von Maschinenteilen) erreicht. Es sind Untersuchungen zum Einfluss der Viskosit\u00e4t durch Variation der Menge an Dispersionsmittel, die Molek\u00fcle mit polarer Struktur aufweisen, durchzuf\u00fchren. Weiterhin ist eine Analyse des Temperaturverhaltens w\u00e4hrend des Trocknungsprozesses durch Mikrowellenstrahlung erforderlich. Die Temperaturf\u00fchrung dient der Vermeidung von gesundheitssch\u00e4dlichen thermischen Zersetzungsprodukten von PVC-Plastisol ab einer Temperatur oberhalb 180\u00b0C. Ziel ist die Entwicklung eines nachr\u00fcstbaren Systems an bereits bestehende Anlagen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Ausgehend von der Recherche des Standes der Technik werden Komponentenlieferanten kontaktiert. Lieferant von Einzelkomponenten ist die Firma M\u00fcgge. Im Rahmen von Untersuchungen zur Mikrowellentrocknung wurden hinsichtlich Wellenausbreitung und Temperaturverlauf w\u00e4hrend des Trocknungsprozesses Versuche durchgef\u00fchrt. Das PVC-Plastisol zur Beschichtung von textilen Formteilen wie Handschuhe bzw. Str\u00fcmpfe und Socken besitzt eine polare Molek\u00fclstruktur. Dies ist Voraussetzung zur Erw\u00e4rmung des Materials. <\/p>\n
Die Untersuchungen des Absorptionsverm\u00f6gens der Mikrowellenstrahlung ins Beschichtungsmaterial wurden mittels eines Versuchsstandes durchgef\u00fchrt. Weiterhin wurden unterschiedliche Antennenformen (Hohlleiter, Schlitzhohlwellenleiter, Hornantenne) betrachtet und auf ihre homogene Verteilung hin bewertet. Die Hornantenne ist f\u00fcr die Aufgabe am besten geeignet. Weiterhin wurde PVC-Plastisol in unterschiedlichen Abst\u00e4nden vom Hornstrahler getrocknet. Dabei zeigten sich Bereiche mit Minima und Maxima. Ein homogener Energieeintrag ins Material wird durch eine Bewegungskinematik zwischen Hornstrahler und Formteil realisiert.<\/p>\n
Ergebnis der ersten Phase ist, dass zur Erreichung einer Industrietauglichkeit noch weitere \u00fcber den Rahmen des Laborexperiments hinausgehende industrienahe Untersuchungen einschlie\u00dflich Versuchsaufbauten erforderlich sind. Dies betrifft die Anpassung der Mikrowellenkomponenten an die Abl\u00e4ufe und Geometrie der Beschichtungsstrecken, die Anpassung der Warentr\u00e4ger an die Mikrowellenumgebung und die Konfiguration der reduzierten Infrarottechnik als m\u00f6gliche Nachtrocknung, da sich eine reine Mikrowellentrocknung bis zur Endfeuchte wegen der erh\u00f6hten Gefahr einer Materialsch\u00e4digung nicht empfiehlt. Mit zunehmender Temperatur wird das Absorptionsverm\u00f6gen des PVC-Plastisols gr\u00f6\u00dfer, was zu einer partiellen thermischen Sch\u00e4digung des Materials f\u00fchrt. <\/p>\n
Im Rahmen der zweiten Phase wurde ein Demonstrator entwickelt, welcher in die bestehenden Be-schichtungsanlagen integriert werden kann. Eine besondere Herausforderung ist dabei die Einbindung in den diskontinuierlichen Beschichtungsprozess, wobei entsprechende Abschirmungstechnik realisiert wurde. Weiterhin wurde das PVC-Plastisol auf eine entsprechende Temperatur erw\u00e4rmt, wobei eine Vortrocknung erfolgt. Anschlie\u00dfend erfolgt eine Nachtrocknung mittels Konvektion, wobei hier 50% der herk\u00f6mmlichen Trocknungszeit ben\u00f6tigt wird.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ziel ist die Ver\u00f6ffentlichung in Fachzeitschriften wie beispielsweise Der Konstrukteur, Kunststoffe bzw. Der Bereichsleiter. Weiterhin ist eine Patent bzw. Gebrauchsmusteranmeldung geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem im Projekt realisierten Demonstrator konnte gezeigt werden, dass eine Energiebedarfsreduzierung von ca. 28% erreicht werden konnte. Gleichzeitig konnte auch die Integration des Mikrowellenmoduls in bestehende Anlagen verwirklicht werden. Bereits bei der Konstruktion wurde darauf geachtet, dass der Bauraum und Schnittstellen bez\u00fcglich Produktformen, welchen bisherige Heizanlagen an der Fertigungsstrecke einnehmen, nicht \u00fcberschritten werden.
\nMit Hilfe des Demonstrators wurde ein voll substitutionsf\u00e4higes Heizkonzept entwickelt, welches eine deutliche Energieeinsparung gegen\u00fcber den herk\u00f6mmlichen Heizstrategien erreicht. Bei einem Zweischichtbetrieb ist das f\u00fcr eine Anlage der \u00fcblichen Gr\u00f6\u00dfe eine Einsparung von 36800 kWh, welches einer Jahresproduktion an beschichteten textilen Formteilen von 1,3 Mio. Paar pro Anlage bedeutet. Somit ergibt sich eine Reduzierung des CO2 -Austo\u00dfes von 23,7 t pro Anlage.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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