Moderne Vakuumtechnologie zur Schmelzeentgasung beim Extrudieren

Norderstedt, Deutschland Die Firma PolyComp GmbH ist als Compoundierer sowohl Auftragsfertiger als auch Lizenzhersteller komplexer technischer Kunststoffe. Die Rezepturen reichen von Hochtemperatur-Kunststoffen über hochfeste technische Thermoplaste bis hin zu weichen, flexiblen thermoplastischen Elastomeren, denen auf Wunsch verschiedenste Additive zugesetzt werden. Das große Produktportfolio erfordert eine flexible Produktion mit unterschiedlichen Extrudern und teilweise speziellen Schneckenkonfigurationen. Bei den Extrudern gibt es allerdings eine Konstante: Bei der Absaugung von Dämpfen und Gasen aus der Schmelze in den Schneckenzonen verlässt sich PolyComp ausschließlich auf Plastex Entgasungssysteme der Firma Busch Vacuum Solutions. Die mit MINK Klauen-Vakuumpumpen ausgestatteten Systeme sind äußerst betriebssicher und einfach zu warten.
Fig. 1: Eines von insgesamt sieben Plastex Entgasungssystemen bei PolyComp. Sie sind jeweils ein Stockwerk über den Extrudern aufgestellt. Source: Busch Vacuum Solutions
Fig. 1: Eines von insgesamt sieben Plastex Entgasungssystemen bei PolyComp. Sie sind jeweils ein Stockwerk über den Extrudern aufgestellt. Source: Busch Vacuum Solutions

PolyComp ist im Jahr 2000 als Management-Buy-Out entstanden und hat seinen Hauptsitz in Norderstedt vor den Toren Hamburgs. Seit 2013 gehört PolyComp zur Hamburger Feddersen-Gruppe, deren Unternehmen sich auf den weltweiten Handel mit chemischen und technischen Produkten konzentrieren.

Zum Kerngeschäft von PolyComp gehört die Compoundierung von Polyolefinen (PP/PE), aber auch von EVA, PA, PBT, PC, ABS, EVOH, POM und PMMA. In diese Compounds werden verschiedene Additive von Carbon- oder Naturfasern, einfachen Füllstoffen bis hin zu Glaskugeln, Farbadditiven oder Wachsen eingemischt. Eine Spezialität von PolyComp sind Foliencompounds, bei denen extrem niedrige Gelanteile gefordert werden. Dabei wird mit speziellen Schneckenkonfigurationen extrudiert und ein Siebwechsler mit hoher Filtriergenauigkeit verwendet. Insgesamt wird auf acht Ein- oder Zweischnecken-Extrudern gearbeitet. Bei sechs Extrudern wird die Schmelze entgast. Bis 2009 wurden dazu Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen eingesetzt. Instandhaltungsleiter Stefan Stolp kann sich noch gut daran erinnern: „Die Entsorgung des gebrauchten Wassers wurde mehr und mehr zum Problem, da Gase und Dämpfe sich damit vermischten beziehungsweise darin auskondensieren konnten. Die Kosten für die Aufbereitung oder Entsorgung des Wassers wurden immer höher." Henning von Brühl, Assistent der Produktionsleitung, ergänzt: „Wir konnten auch nie genau vorhersagen, was sich für Stoffe im Wasser anreicherten. Es waren nicht nur Gase, Dämpfe und Polymere aus den Grundstoffen, sondern auch Bestandteile aus Additiven konnten sich im Betriebsmittel dieser Vakuumpumpen ablagern." Grund dafür war auch ein häufiger Wechsel der Rezepturen. Selbst bei gleichen Grundstoffen konnte sich durch verschiedene Additive die Zusammensetzung der Stoffe im Wasser verändern. Da bei PolyComp im Drei-Schicht-Betrieb in Fünf-Tage-Wochen gearbeitet wird, kamen erhebliche Wassermengen zur Aufbereitung zusammen.

Auf der Suche nach einer umweltverträglichen Lösung kam 2009 der Kontakt zur Firma Busch zustande, die ein Plastex Entgasungssystem (Fig. 1) ohne Betriebsmittel anbot. Das System besteht im Wesentlichen aus einer MINK Klauen-Vakuumpumpe (Fig. 2) und einem vorgeschalteten Stand- und Feinfilter. Die Filter dienen der Abscheidung von Kondensaten und Feststoffen. MINK Klauen-Vakuumpumpen benötigen keine Betriebsmittel wie Wasser oder Öl. Das heißt, die zu fördernden Dämpfe und Gase kommen mit keinerlei Betriebsmitteln in Berührung, mit denen sie sich vermengen oder reagieren könnten. Trotz sorgfältigster Abscheidetechnik lässt es sich nicht immer vermeiden, dass dennoch Restmonomere in das Pumpeninnere gelangen und dort vercracken können. Deshalb ist die MINK Klauen-Vakuumpumpe mit einer Spülvorrichtung ausgestattet. Damit kann nach einem definierten Intervall eine Spülflüssigkeit genau dosiert der Vakuumpumpe zugeführt werden, sodass die Vercrackungen aufgelöst werden. Instandhaltungsleiter Stefan Stolp hat je nach extrudiertem Material die Spülflüssigkeitsmenge und die Intervalle festgelegt, in denen gespült wird. Dies kann während Stillstandzeiten oder auch während des laufenden Betriebs erfolgen. 

Fig. 2: MINK Klauen-Vakuumpumpen sind das Herzstück von Plastex Entgasungssystemen. Durch das berührungsfreie Funktionsprinzip wird kein Betriebsmittel wie Wasser oder Öl benötigt. Source: Busch Vacuum Solutions
 

Nach Anschaffung der ersten Plastex Entgasungssysteme wurden nach und nach alle Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ausgetauscht. Stefan Stolp zeigt sich damit äußerst zufrieden, zum einen wurde das Problem mit dem Abwasser gelöst, zum anderen arbeiten die Plastex-Entgasungsanlagen absolut zuverlässig und mit geringem Wartungsaufwand. Die Filter müssen regelmäßig gereinigt werden und die Spülflüssigkeit wird bei Bedarf aufgefüllt. Je nach zu verarbeitendem Material geschieht dies unterschiedlich oft. Diese Arbeiten werden direkt vom Personal in der Produktion durchgeführt. Durchschnittlich nach 10 Monaten wird von der Instandhaltung jede Vakuumpumpe demontiert und gereinigt. „Alles in allem ein sehr überschaubarer Aufwand, verglichen mit den Arbeiten an den früher eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen", so Henning von Brühl.  

Einen weiteren Vorteil durch den Einsatz der Plastex Entgasungssysteme sieht Dipl.-Ing. Simone Patermann. Sie hat als Bereichsleiterin Produktion auch stets den Energieverbrauch im Blick, zumal PolyComp nach dem Energiemanagementsystem ISO 50001 zertifiziert ist. MINK Klauen-Vakuumpumpen haben den höchsten Wirkungsgrad aller mechanischen Vakuumtechnologien. Das heißt, die Stromaufnahme ist, verglichen mit anderen mechanischen Vakuumpumpen, bei gleicher Leistung stets geringer. Das hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab. Erstens: Durch den Wegfall des Betriebsmittels entfällt die Leistung, die aufgebracht werden muss, dieses zu fördern. Zweitens: MINK Klauen-Vakuumpumpen arbeiten völlig berührungsfrei. Daher gibt es keine Bauteile, die aneinander reiben und es muss keine Kraft zur Überwindung der Reibung aufgebracht werden.

PolyComp hat 2018 eine weitere Extrusionslinie in Betrieb genommen, deren Herzstück ein Doppelschneckenextruder mit einer Durchsatzleistung von bis zu 1.500 Kilogramm pro Stunde ist. Durch die beiden Seitendosierer (Fig. 3) können verschiedenartige pulverförmige Füllstoffe gleichzeitig eindosiert und mit hoher Ausstoßleistung eincompoundiert werden. Ein Seitendosierer kann an eine Plastex Entgasungsanlage angeschlossen werden. Dadurch verringert sich das Volumen von Füllstoffen, und die Schüttdichte kann, im Vergleich zu einer Seitendosierung ohne Entgasung, bis zum dreifachen gesteigert werden. Dies steigert die Gesamtdurchsatzleistung erheblich.


Fig. 3: Die beiden Seitendosierungen am Doppelschneckenextruder. Ein Plastex Entgasungssystem sorgt für eine Volumenreduzierung bei der Füllstoffzufuhr. Source: PolyComp

Die Verantwortlichen bei PolyComp sind sich einig, dass sie mit den Plastex Entgasungssystemen von Busch die richtige Wahl hinsichtlich Betriebssicherheit, Wartungsaufwand und Wirtschaftlichkeit getroffen haben. Die hohe Zuverlässigkeit wirkt sich auch positiv auf die Produktion aus. Stillstandzeiten durch Ausfälle oder durch plötzlich notwendige Reparatur- oder Reinigungsarbeiten wie früher bei den Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen sind passé.

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