Extrusion

Zu den einzelnen Arbeitsschritten in der Prozesskette haben wir nützliche Informationen in unterschiedlichen Kategorien – Projektbeispiele, beste verfügbare Technik und Videos – für Sie gesammelt. Fahren Sie mit der Maus über einzelne Elemente und erfahren Sie, wie sich Ihre Prozesse optimieren lassen.

Prozesskette Extrusion

Produktgestaltung

Projekte

Handläufe von Fahrtreppen: außen farbig – innen innovativ

Prozesseigenschaften:
  • Herstellung von Fahrtreppen-Handläufen mittels Extrusion aus polymerfaserverstärktem thermoplastischen Elastomer
  • kürzere Produktionszeiten, Reparaturfreundlichkeit, Energieeinsparung bei Betrieb/Produktion, längere Lebensdauer gegenüber der herkömmlichen Vulkanisation aus Kautschuk
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Technologie zur Herstellung von geschäumten Verpackungsformteilen auf der Basis von nicht modifiziertem, stärkehaltigen Material (TV 3)

Prozesseigenschaften:
  • Definition u. Entwicklung einer Rohstoffmischung aus biopolymeren Rohstoffen für die Herstellung geschäumter Verpackungen mittels direkter Ausformung aus einem Extruder
  • Funktionalität soll mit am Markt befindlichen konventionellen, petrochemischen Rohstoffen (z.B. EPS-Schaum) vergleichbar sein

 

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Umweltentlastung durch Verlängerung der Lebensdauer von dynamisch beanspruchten Hochleistungselastomeren (TV 4)

Prozesseigenschaften:
  • aussagekräftige Abschätzung der Gebrauchsdauer von Elastomerbauteilen in der Konstruktionsphase
  • Messung der Alterungswirkung von Elastomeren
  • Simulation von Auswirkungen der Alterungsprozesse auf das Bauteilverhalten, im speziellen das Langzeitrelaxations- und Langzeitkriechverhalten

 

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Materialbeschaffung / Lagerung

Projekte

Aufbereitung von gemischten Kunststoffreststoffen durch degradative Extrusion für chemisch-stoffliche Verwertungsverfahren

Prozesseigenschaften:
  • Reduzierung des für die rohstoffliche Verwertung schädlichen organisch gebundenen Chlorgehaltes
  • Verringerung der Schmelzeviskosität durch den molekularen Vorabbau für ausreichende Dosier- und Förderbarkeiz
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Biotechnologische Herstellung von Wertstoffen unter besonderer Berücksichtigung von Energieträgern und Biopolymeren aus Reststoffen

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchung biotechnischer Verfahren zur Herstellung ausgewählter Wertstoffe u. gleichzeitige Verwertung von Abfällen aus industriellen Produktionsprozessen als kostengünstige Substrate
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Energieeinsparpotenzial durch VPET-Kugelgranulat

Prozesseigenschaften:
  • Granulier- und Kristallisationsverfahren, mit dem im Vergleich zu einer herkömmlichen Extrusionsanlage eine Energiekostenersparnis von rund 20 % erreicht werden kann.
  • Weitere 5 -10 %  können zusätzlich in einem nachgelagerten Spritzgießprozess eingespart werden, da durch das erzeugte Kristallgefüge der energetische Aufwand beim Einschmelzen des Granulats geringer ist.
  • Ein Nachrüsten von Anlagenkomponenten an bestehenden Systemen ist möglich und führt so zu einer Verringerung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Schonung von Ressourcen.  
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Recycling von vermischt anfallenden Kunststoffabfällen zu Hohlprofilen

Prozesseigenschaften:
  • stoffliche Verwertung verschmutzter und vermischter Kunststoffabfälle
  • Produkte sind recycelfähig, da ohne Fremdstoffe produziert
  • auch bei einem Einsatz von 30 % artfremder Materialien (Papier, Holz, Metall) ohne vorherige Trennung/ Reinigung möglich
  • kein behandlungsbedürftiges Abwasser
  • Verschweißen der Hohlprofile zu Paletten in Vibrationsschweißanlagen mittels Ultraschall
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Verwertung von Kunststoffmischungen aus Altgeräten

Prozesseigenschaften:
  • Einbringen von trocken gereinigten Kunststoffteilen aus Altgeräten in neue Produkte
  • Mischfraktion aus PA und ABS
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Werkstoffliches Recycling von TSE-Gummireststoffen im Feinstkornbereich

Prozesseigenschaften:
  • Mahlen und Weiterverarbeiten von Gummi-Abfällen
  • „Technische Sonstige Elastomere“ (TSE) als neue Werkstoffgruppe „TSE-Feinstmehl“ bei der Vulkanisation neuer Gummiprodukte
  • Kautschuk mit Mahlgut-Beimengung lässt sich mit den herkömmlichen Verfahren extrudieren und vulkanisieren
  • Weiterentwicklung der Kaltmahltechnologie
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Beste verfügbare Technik

Lagerung Granulat

Granulat sollte trocken und umfallsicher gelagert werden.

Videos

Perfekter Materialstrom im Schwarzwald

Materialaufbereitung

Projekte

Entwicklung/Realisierung einer umweltentlastenden, energetisch günstigen und wirtschaftlichen Verfahrenstechnologie für die Herstellung von PET- u. PET/PA- Verpackungsband aus gebrauchten PET- u. PET/PA-Multilayer-Flaschen: Verfahrenssimulation und -optim

Prozesseigenschaften:
  • Kompatibilisierung von PET und PA durch spezielles Masterbatch
  • Steigerung der mechanischen Eigenschaften der PET/PA Blends
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Granulatvorwärmung bei einem Rohrextrudeur

Prozesseigenschaften:
  • Durch die Vorwärmung des Kunststoffgranulates verringerte sich die Drehmomentauslastung des Extruders von 70% auf 61%, einhergehend mit einer Reduktion der elektrischen Leistungsaufnahme des Extruderantriebs von 85 kW auf 78 kW.
  • Durch die Verringerung der Leistungsaufnahme der Extruder-Heiz-Kühlkombinationen von 3,5 kW auf 2 kW konnte eine Gesamteinsparung von ca. 10% der elektrischen Leistungsaufnahme verzeichnet werden.
  • Nach Isolierung der Luftleitungen ist eine Vorwärmtemperatur von 80°C erreichbar, wodurch sich die Einsparungen in diesem Anwendungsfall auf ca. 13% erhöhen.
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Umweltentlastung durch Verlängerung der Lebensdauer von dynamisch beanspruchten Hochleistungselastomeren (TV 7)

Prozesseigenschaften:
  • Herstellung höher wirksamer Additivpräparationen (Mahlen, Mischen und Trocknen)
  • Aufarbeitungsverfahren mit einem Sprühtrocknungsschritt und mit einem Wirbeltrocknungsschritt für industrielle Verfahren geeignet
  • Vulkanisate aus EPDM zeigen höheren Widerstand gegen dynamisches Risswachstum als vergleichbare Vulkanisate aus Naturkautschuk
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Verminderung der Emission im Bereich der Staubabdichtungen von Stempelknetern

Prozesseigenschaften:
  • schmierfreie Staubabdichtungen in Innenmischern
  • Reduzierung der Öleinsatzmengen um mindestens 40%
  • Reduzierung der Austriebsmengen um 70-80% im Vergleich zum konventionell geschmierten System
  • Standzeitverlängerung schmierfreier Abdichtungen
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Beste verfügbare Technik

Granulatvorwärmung

Bei der Kunststoffverarbeitung entsteht häufig warme (Ab-)Luft die ungenutzt in die Produktionsumgebung abgeführt wird und dort maximal zur Hallenbeheizung (in den Wintermonaten) Verwendung findet. Diese kostenfrei zur Verfügung stehenden Abwärmequellen können zur Vorwärmung des Kunststoff-Rohstoffes verwendet werden. Zu den einfach erschließbaren Abwärmequellen zählen dabei beispielsweise die Luft aus der Rohrinnenkühlung oder die Abluft eines Druckluftkompressors. Durch die Vorwärmung des Materials resultiert eine Enthalpieerhöhung (gegenüber bei Umgebungstemperatur zugeführtem Material), die zu einer Entlastung des kostenintensiv bereitgestellten Energiebedarfs der Extruderantriebe und der Extruder-Heizzonen in einer Größenordnung von 15% führen kann. Zudem reduziert sich der Abwärmeeintrag in die Produktionshalle, was insbesondere in den Sommermonaten zu einer erheblichen Verbesserung des Arbeitsklimas führen kann.

Stehen derartige Abwärmequellen zur Verfügung ist es zunächst wichtig, die enthaltene Energiemenge zu quantifizieren. Dazu sind Messungen an der Anlage oder Simulationen (z.B. mit einer Abkühlsimulation) notwendig. Ist bekannt, welche Energiemengen zur Verfügung stehen, kann ein geeignetes Konzept zur Abwärmenutzung, wie beispielsweise eine Granulatvorwärmung installiert werden.

Quelle(n):

  • SHS plus GmbH (2017): SHS plus GmbH [online]. SHS plus GmbH, verfügbar unter: www.shs-plus.de

Plastifizieren

Projekte

Energiesparende Herstellung dickwandiger Kunststoffteile

Prozesseigenschaften:
  • dickwandige (2 - 20 mm breite) Platten, Stäbe und Rohre aus thermoplastischem Kunststoff lassen sich durch ein neues Verfahren mit geringerem Energieaufwand und in kürzerer Zeit herstellen.
  • es wird nur etwa ein Drittel der sonst nötigen Energie gebraucht
  • die Anschaffung amortisiert sich nach knapp 2 Jahren
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Entwicklung eines Konzepts zur Auslegung von energetisch optimierten Plastifiziereinheiten

Prozesseigenschaften:
  • Schnellläufertechnologie: reduzierter Energieverbrauch, erhöhte Durchsatzleistung  u. -spektrum, einfache Wartung, schneller Schneckenwechsel
  • eingesetzter Antrieb besitzt Wirkungsgrad von 92%
  • Einsparpotential von 12.500 und 20.000 kWh bei typischen Anwendungen (300 kg/h bei 5.500 h/a)
  • nur ca. 40-50% der Abwärme eines durchsatzgleichen, konventionellen Extruders wird freigesetzt
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Entwicklung/Realisierung einer umweltentlastenden, energetisch günstigen und wirtschaftlichen Verfahrenstechnologie für die Herstellung von PET- u. PET/PA- Verpackungsband aus gebrauchten PET- u. PET/PA-Multilayer-Flaschen: Regelungs- und Verfahrenstechni

Prozesseigenschaften:
  • Regelungs- und Verfahrenstechnik zur Optimierung von Schüttgewichtsschwankungen
  • Erfassung des Massedurchsatz im Sekundentakt beim Füttern des Doppelschnecken-Extruders
  • Recyclingware aus PET- und PA(Polyamid)/PET-Flaschenabfällen für Verpackungsbänder aus verstrecktem Polyethylenterephthalat (PET)
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Granulatvorwärmung bei einem Rohrextrudeur

Prozesseigenschaften:
  • Durch die Vorwärmung des Kunststoffgranulates verringerte sich die Drehmomentauslastung des Extruders von 70% auf 61%, einhergehend mit einer Reduktion der elektrischen Leistungsaufnahme des Extruderantriebs von 85 kW auf 78 kW.
  • Durch die Verringerung der Leistungsaufnahme der Extruder-Heiz-Kühlkombinationen von 3,5 kW auf 2 kW konnte eine Gesamteinsparung von ca. 10% der elektrischen Leistungsaufnahme verzeichnet werden.
  • Nach Isolierung der Luftleitungen ist eine Vorwärmtemperatur von 80°C erreichbar, wodurch sich die Einsparungen in diesem Anwendungsfall auf ca. 13% erhöhen.
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Technologie zur Herstellung von geschäumten Verpackungsformteilen auf der Basis von nicht modifiziertem, stärkehaltigen Material (TV 5)

Prozesseigenschaften:
  • spezielles Extruderkonzept für die Verarbeitung von nativer Stärke
  • Weiterverarbeitung mittels Mikrowellentechnik
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Voruntersuchungen zu „Ressourcenschonende mikrowellenunterstützte Extrusionsprozesse“

Prozesseigenschaften:
  • mikrowellenunterstützte Plastifizierung von PVC mittels mikrowellenunterstützten Messkneter
  • deutlich verkürzte Plastifizierzeit bei zusätzlich reduzierter Kammertemperatur
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Beste verfügbare Technik

Granulatvorwärmung

Bei der Kunststoffverarbeitung entsteht häufig warme (Ab-)Luft die ungenutzt in die Produktionsumgebung abgeführt wird und dort maximal zur Hallenbeheizung (in den Wintermonaten) Verwendung findet. Diese kostenfrei zur Verfügung stehenden Abwärmequellen können zur Vorwärmung des Kunststoff-Rohstoffes verwendet werden. Zu den einfach erschließbaren Abwärmequellen zählen dabei beispielsweise die Luft aus der Rohrinnenkühlung oder die Abluft eines Druckluftkompressors. Durch die Vorwärmung des Materials resultiert eine Enthalpieerhöhung (gegenüber bei Umgebungstemperatur zugeführtem Material), die zu einer Entlastung des kostenintensiv bereitgestellten Energiebedarfs der Extruderantriebe und der Extruder-Heizzonen in einer Größenordnung von 15% führen kann. Zudem reduziert sich der Abwärmeeintrag in die Produktionshalle, was insbesondere in den Sommermonaten zu einer erheblichen Verbesserung des Arbeitsklimas führen kann.

Stehen derartige Abwärmequellen zur Verfügung ist es zunächst wichtig, die enthaltene Energiemenge zu quantifizieren. Dazu sind Messungen an der Anlage oder Simulationen (z.B. mit einer Abkühlsimulation) notwendig. Ist bekannt, welche Energiemengen zur Verfügung stehen, kann ein geeignetes Konzept zur Abwärmenutzung, wie beispielsweise eine Granulatvorwärmung installiert werden.

Quelle(n):

  • SHS plus GmbH (2017): SHS plus GmbH [online]. SHS plus GmbH, verfügbar unter: www.shs-plus.de

Isolierung von Plastifiziereinheit

  • Durch Isolierung der Plastifiziereinheit können mindestens 20 % der Heizungsenergie eingespart werden.  
  • Zur Berechnung der Energieeinspareffekte existiert Simulationssoftware die konkrete Einsparpotentiale durch Isolierung und Konvektionsklappen an unterschiedlichen Anlagen und Produktionsbedingungen ermittelt.  
  • Da die Maschinen überwiegend kontinuierlich im Einsatz sind, sind die Einsparmöglichkeiten groß!

Quelle(n):

  • Dimmler, G.; Gießauf, J. und Hochreiter, E. (2011): Energie sparen durch zeitgemäße Antriebslösungen und optimierte Prozessführung [online]. kunststoffe.de, Feb. 2011

Videos

Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität

Formgebung

Projekte

Entwicklung/Realisierung einer umweltentlastenden, energetisch günstigen und wirtschaftlichen Verfahrenstechnologie für die Herstellung von PET- u. PET/PA- Verpackungsband aus gebrauchten PET- u. PET/PA-Multilayer-Flaschen: Extrusionstechnik (TV 2)

Prozesseigenschaften:
  • Herstellung von Verpackungsband auf einer Doppelschnecke durch Direktextrusion aus ungetrockneten PET-Flakes, PET/PA-Flakes u. -Gemischen
  • umweltgerechtes und energieeffizientes Recycling von Kunststoffabfällen
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Entwicklung/Realisierung einer umweltentlastenden, energetisch günstigen und wirtschaftlichen Verfahrenstechnologie für die Herstellung von PET- u. PET/PA- Verpackungsband aus gebrauchten PET- u. PET/PA-Multilayer-Flaschen: Regelungs- und Verfahrenstechni

Prozesseigenschaften:
  • Regelungs- und Verfahrenstechnik zur Optimierung von Schüttgewichtsschwankungen
  • Erfassung des Massedurchsatz im Sekundentakt beim Füttern des Doppelschnecken-Extruders
  • Recyclingware aus PET- und PA(Polyamid)/PET-Flaschenabfällen für Verpackungsbänder aus verstrecktem Polyethylenterephthalat (PET)
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Kunststoffentformung durch permanente Trennschicht

Prozesseigenschaften:
  • trockene Beschichtungen mit permanenter Trennwirkung, die ohne oder nur mit geringem Trennmittelzusatz auskommen
  • Grundlage dafür ist die Plasmapolymerisation, ein innovativer Fertigungsprozess unter Anwendung der Niederdruck-Plasmatechnik: mittels Abscheidung durch das Plasma lassen sich bestimmte Oberflächeneffekte erzielen – beispielsweise eine Antihaftwirkung
  • Zusätzlich zur Trennwirkung bieten plasmapolymere Beschichtungen auch einen gewissen Korrosionsschutz.
  • diese plasmapolymeren Beschichtungen haben bereits Erfolg versprechende Trennwirkungen gezeigt: Bei bestimmten Polyurethan-Systemen funktionierte die Trennung mehrere tausend Mal ohne Trennmittelzugabe.
  • auch andere Kunststoffmaterialien wie Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyesterharze und thermoplastisches Polyurethan können mit der Acmos-Trennschicht dauerhaft entformt werden; ebenso ist sie prinzipiell geeignet, um Bauteile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff für die Luftfahrtindustrie zu entformen.
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Technologie zur Herstellung von Isolationsmaterial auf Basis nicht modifizierten, stärkehaltigen Materials

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung und Bau einer Extrusionslinie zur Herstellung geschäumter Platten aus stärkehaltigem Material (als Isolationsmaterial)
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Umweltgerechtes Verfahren zur Herstellung dünner Mono- und Mehrschichtfolien

Prozesseigenschaften:
  • weiterentwickelte Glättbandtechnologie
  • Vorteile bezüglich Oberflächenqualität, Dickentoleranzen, Transparenz, Ressourceneinsparung und Wirtschaftlichkeit
  • Produktion von erheblich dünneren Mono- und Mehrschichtfolien mit beidseitig geglätteter Oberfläche
  • Software für die Auslegung von Walzendurchmesser, Bandlänge, Rollenbahn-Länge, etc.; somit kein kostspieliges Überdimensionieren
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Beste verfügbare Technik

Erhöhte Produktqualität durch optimierte Werkzeuge

  • Die Werkzeuge haben einen großen Einfluss auf die Produktqualität, da diese (z.B. im Bereich Blasformen, Blasfolie, Schlauch, Ummantelung und Rohr) einen signifikanten Einfluss auf die Ausbildung von Bindenähten und Schichtdicken haben.
  • Mindest-Schichtdicken einhalten ohne überzudimensionieren: Sehr häufig werden mehrschichtige Produkte (Co-)extrudiert. In diesem Fall werden unterschiedliche Polymere zu einem Produkt zusammengeführt. Die Einhaltung von Mindestschichtdicken ist bei derartigen (teuren) Materialien für die Wirtschaftlichkeit der Produktion entscheidend.

Quelle(n):

  • SHS plus GmbH (2017): SHS plus GmbH [online]. SHS plus GmbH, verfügbar unter: www.shs-plus.de

Isolierung von Extrusionsköpfen

  • Duch Wärmedämmung an Extrusionsköpfen lassen sich in der Regel  nachweislich mindestens 20 - 25% Energie einsparen.  
  • Zur Berechnung der Energieeinspareffekte existiert Simulationssoftware die konkrete Einsparpotentiale durch Isolierung und Konvektionsklappen an unterschiedlichen Anlagen und Produktionsbedingungen ermittelt.  
  • Da die Maschinen überwiegend kontinuierlich im Einsatz sind, sind die Einsparmöglichkeiten groß!

Quelle(n):

  • Dimmler, G.; Gießauf, J. und Hochreiter, E. (2011): Energie sparen durch zeitgemäße Antriebslösungen und optimierte Prozessführung [online]. kunststoffe.de, Feb. 2011

Reduzierung von Materialkosten durch Coextrusion

Verfahren / Technologie:Coextrusion
  • durch Verbindung von hoch beanspruchbaren Außenschichten und preiswerter Innenschicht können Materialkosten gespart werden
  • jedes Material wird in einem separaten Extruder plastifiziert; in einem speziellen Coextrusionswerkzeug werden die verschiedenen Schmelzen in je einem eigenen Schmelzeverteiler ausgeformt und erst kurz vor dem Austritt aus dem Werkzeug zusammengeleitet und dabei verschmolzen.
  • Herstellung von bis zu sieben Schichten möglich
  • Herstellung von z.B. mehrschichtigen Kabelisolierungen, Verpackungsfolien, etc.

Quelle(n):

  • Michaeli, W.; Greif, H.; Wolters, L. und Vossebürger, F. (2008): Technologie der Kunststoffe: Lern- und Arbeitsbuch. 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 103

Kühlen

Projekte

Energieverwendungsanalyse

Prozesseigenschaften:
  • durch Umrüstung der Extrusionstechnik, der Kälteerzeugung sowie der Beleuchtungstechnik können ährlich mehr als 1.200.000 kWh Energie (elektrisch) eingspart und somit der jährliche CO2-Ausstoß um über 700.000 kg zu reduziert werden
  • die Amortisation der Maßnahmen liegt bei weniger als 3 Jahren
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Neue Kühlanlage senkt Energiekosten effizient

Prozesseigenschaften:
  • Durch den Austausch der bisherigen Kühlturmanlage durch eine neue energiesparende Kühlanlage reduzierten sich die Betriebskosten um 57 %.

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Beste verfügbare Technik

Ausnutzung von Freikühlpotenzialen

Verfahren / Technologie:Verfahrens- und technolgieunabhängig
  • Freikühler kühlen Temperiermedien unter Ausnutzung der Umgebungstemperatur und benötigen nur einen Bruchteil der elektrischen Leistung einer Kompressionskältemaschine.
  • Die üblicherweise in Extrusionsbetrieben vorherrschende Kühlmitteltemperatur von ca. 15-18 °C kann dabei in der Regel zu etwa 30-70 % des Jahres durch Freikühlung erreicht werden.

Quelle(n):

  • SHS plus GmbH (2017): SHS plus GmbH [online]. SHS plus GmbH, verfügbar unter: www.shs-plus.de ; Ausnutzung von Freikühlungspotential

Kaskadierte Kühlung- Hochtemperaturkühlung

Verfahren / Technologie:Verfahrens- und technolgieunabhängig
  • Bei der Kunststoffverarbeitung wird das Ausgangsmaterial durch Energiezufuhr von Umgebungstemperatur auf ein erhöhtes Temperaturniveau von in der Regel mehr als 200°C aufgeheizt. Im Anschluss an den formgebenden Prozess wird dem Produkt sämtliche thermische Energie wieder entzogen damit das Produkt formstabil wird. Die entzogene thermische Energie verbleibt dabei in der Regel gänzlich ungenutzt.  
  • In einem speziellen Verfahren wird zur Nutzung dieser thermischen Energie die Kühlstrecke für einen Extrusionsprozess kaskadiert aufgebaut. In einem Primärbereich wird dem Produkt auf einem hohen Temperaturniveau >60°C thermische Energie entzogen, die zum Antrieb von Folgeprozessen (z.B. Kälteerzeugung aus Wärme, Verstromung) eingesetzt wird. In einem sekundären Bereich wird das Produkt auf einem niedrigen Temperaturniveau <20°C bis auf die Solltemperatur abgekühlt.
  • Die Anwendung dieses Verfahrens kann darüber hinaus in vielen Fällen einen positiven Einfluss auf die Produkteigenschaften haben. Durch das vergleichsweise schonende Kühlverfahren lassen sich Eigenspannungen im Produkt reduzieren und Kristallisationsgrade und damit verbundene mechanische Eigenschaften beeinflussen. Nachgeschaltete Temperstrecken können unter Umständen vermieden werden.
  • Durch den Wegfall der notwendigen Kälteleistung im Primärbereich werden unmittelbar Kosten eingespart. Zusätzlich kann durch den thermisch getriebenen Folgeprozess ein prozessintern nutzbares Produkt realisiert werden, was ganzheitlich betrachtet ebenfalls zu Kosteneinsparungen führen kann.

Quelle(n):

  • SHS plus GmbH (2017): SHS plus GmbH [online]. SHS plus GmbH, verfügbar unter: www.shs-plus.de ; HTK - Hochtemperaturkühlung

Nutzung von Abwärme für Kühlvorgänge

  • Nutzung der Abwärme von Kühlvorgängen, um zu erwärmende Materialien bereits vorzuheizen (z.B. durch eine Koppelung von Abkühl- und Aufwärmprozess).  
  • Eine intelligente Abwärmenutzung spart doppelt Energie, insbesondere wenn sie zur Granulatvorwärmung, Temperierung der Plastifiziereinheit und zur Hallenbeheizung dient: Der Heizaufwand wird zum einen stark reduziert oder vollständig vermieden. Zum anderen kann die eingesetzte Energie zur aufwendigen Rückkühlung deutlich oder sogar komplett eingespart werden. 
  • Insbesondere bei der Fertigung großflächiger Teile kann die beim Kühlvorgang abgeführte Wärme in der Aufheizphase genutzt werden.  
  • Durch eine Materialvorwärmung des Granulates mit Extruderabwärme muss im Extruder selbst weniger Wärmeenergie für die Aufheizung des Granulates aufgebracht werden.

Quelle(n):

  • Gonzales, T. (2011): Kunststofftechnik - Weniger Kosten durch weniger Energie [online]. Kunststoffportal Kunststoffreport.de., Jan. 2011, verfügbar unter: http://kunststoffreport.de/kunststofftechnik-weniger-kosten-durch- weniger-energie/

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Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität

Ablängen

Beste verfügbare Technik

Qualitätsmanagement-Systeme (QMS)

  • Verringerung von Nacharbeit und Abfall kann durch formale Qualitätsmanagement-Systeme (QMS) erreicht werden
  • die Vermeidung von Nacharbeit verringert Materialverluste, Energie- und Wassereinsatz, reduziert ggf. den Aufwand bei der Abwasserbehandlung
  • höhere Prozesssicherheit resultiert in geringeren Ausschuss oder in kürzerer Zykluszeit und somit in Produktivitätssteigerung

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_galvanik_vv.pdf Kap 4.1.1 & BREF S. 200

Rückführen von Material

Projekte

Neues Recyclingverfahren für Gummi auf Kunststoffbasis

Prozesseigenschaften:
  • Im Rahmen der Entwicklung eines neuen Recyclingverfahrens sollen Rohstoffe und Energie gespart werden.
  • Abfälle sollen sortenrein und sehr energie- und ressourceneffizient in die Produktion zurückgeführt werden. Dabei soll auch vollständig auf umweltschädigende Lösungsmittel verzichtet werden.
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Werkstoffliches Recycling von TSE-Gummireststoffen im Feinstkornbereich

Prozesseigenschaften:
  • Mahlen und Weiterverarbeiten von Gummi-Abfällen
  • „Technische Sonstige Elastomere“ (TSE) als neue Werkstoffgruppe „TSE-Feinstmehl“ bei der Vulkanisation neuer Gummiprodukte
  • Kautschuk mit Mahlgut-Beimengung lässt sich mit den herkömmlichen Verfahren extrudieren und vulkanisieren
  • Weiterentwicklung der Kaltmahltechnologie
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Beste verfügbare Technik

Prozessinternes Rückführen von Material und Zerkleinern für Rezyklat

Verfahren / Technologie:Verfahrens- und technolgieunabhängig
  • Die Wiederverwendung von Produktionsabfällen (Angüsse, Ausschussteile, ...) ist der Stand der Technik, um den Werkstoffverbrauch zu minimieren
  • Thermoplaste und Thermoplastische Elastomere (TPE) können gut rezykliert werden. Da es sich um Makromoleküle handelt, die durch die thermische und mechanische Belastung bei der Verarbeitung geschädigt werden, erreicht Rezyklat nicht die bei Neustoffen üblichen Eigenschaften. Es gibt jedoch für die meisten Thermoplaste spezifische Recyclingprodukte.
  • Produktionsababfälle thermoplastischer Formmassen können mechanisch zerkleinert werden. Es entsteht ein Splittergranulat (Regenerat), das unvermischt oder in Mischung mit neuem Material wiederverarbeitet werden kann.
  • Um gute Formteileigenschaften zu erzielen, sollte das anfallende Rezyklat nur zu einem gewissen Teil Neuware zugesetzt werden. Entsprechende Empfehlungen des max. möglichen Regenerationsanteils geben alle Rohstoffhersteller. Je nach Härte und gewünschtem Feinheitsgrad des Mahlgutes werden Schneid-, Stift- oder Schlagmühlen verwendet. Der Zerkleinerungsvorgang erfordert verhältnismäßig viel Energie. Die entstehende Wärme muss durch Kühlung der Mühle abgeführt werden.

Quelle(n):

  • Keim W. (2006): Kunststoffe: Synthese, Herstellungsverfahren, Apparaturen. WILEY-VCH Verlag, Weinheim S. 270

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Kunststoff: Weniger Material, mehr Qualität

Abluftbehandlung

Beste verfügbare Technik

Abluftführung und -reinigung von Nachheizöfen zur Nachvulkanisation

Verfahren / Technologie:für Elastomere
  • die Öfen sind vom Absaugsystem entkoppelt und verfügen über eigenständige Umluft-/Abluftregelung für eine geringere Ansaugung von Fremdluft
  • die heiße Abluft wird über einen Kühler geführt, in dem die ursprünglich gasförmig emittierten Stoffe kondensieren und per Filter abgeschieden werden
  • spezielle Abluftreinigungssysteme für Abluft von speziellen Gummimischungen, da Herunterkühlen auf bis zu -40°C für Grenzwerterreichung wirtschaftlich nicht sinnvoll

 

Nutzung von Zuluft und Abluft

Zuluft und Abluft werden über Wärmetauscher geleitet und somit der Energieverbrauch für die Raumluftheizung minimiert

Abfallbehandlung

Projekte

Werkstoffliches Recycling von TSE-Gummireststoffen im Feinstkornbereich

Prozesseigenschaften:
  • Mahlen und Weiterverarbeiten von Gummi-Abfällen
  • „Technische Sonstige Elastomere“ (TSE) als neue Werkstoffgruppe „TSE-Feinstmehl“ bei der Vulkanisation neuer Gummiprodukte
  • Kautschuk mit Mahlgut-Beimengung lässt sich mit den herkömmlichen Verfahren extrudieren und vulkanisieren
  • Weiterentwicklung der Kaltmahltechnologie
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Videos

Alles raus aus dem Schrott

Prozessperipherie und übergeordnete Maßnahmen

Projekte

Reduzierung des Energiebedarfs

Prozesseigenschaften:
  • Durch Umrüstung der Extrusionstechnik, der Kälteerzeugung sowie der Beleuchtungstechnik werden jährlich mehr als 1.200.000 kWh Energie (elektrisch) eingespart.
  • Die Amortisation der Maßnahmen liegt bei weniger als 3Jahren.
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Reinigung hochviskoser Kunststoffschmelzen mit einer Zentrifuge: Grundlagen und Erprobung im Technikumsrahmen

Prozesseigenschaften:
  • Röhrenzentrifuge zur chargenweisen Abscheidung stark verschmutzter Kunststoffschmelzen
  • sehr gute Trennergebnisse: Abscheidung sehr kleiner und faseriger Verschmutzungen und von Farbpigmenten
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Reinigung von hochviskosen Kunststoffschmelzen mit einer Zentrifuge: Konzeption und Bau einer Extrusionsanlage mit Versuchen im Produktionsrahmen

Prozesseigenschaften:
  • Röhrenzentrifuge zur chargenweisen Abscheidung stark verschmutzter Kunststoffschmelzen
  • sehr gute Trennergebnisse: Abscheidung sehr kleiner und faseriger Verschmutzungen und von Farbpigmenten
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Umweltentlastung durch Verlängerung der Lebensdauer von dynamisch beanspruchten Hochleistungselastomeren (TV 1)

Prozesseigenschaften:
  • Berechnung der Restlebensdauer
  • präzise Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte
  • entscheidende Lebensdauerverlängerung von Bauteilen unter hohen mechanischen u. thermischen Belastungen durch EPDM-Elastomerwerkstoffe in Kombination mit den neu entwickelten Vernetzerpräparationen

 

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Umweltentlastung durch Verlängerung der Lebensdauer von dynamisch beanspruchten Hochleistungselastomeren (TV 2)

Prozesseigenschaften:
  • chemische und physikalische Charakterisierung von Alterungseffekten an Elastomeren mit einer Kernresonanzspektroskopie- bzw. NMR (nuclear magnetic resonance)-Verfahren
  • Vorraussagen zur Lebensdauer von Elastomerbauteilen aufgrund von Untersuchungen von Verschleißmechanismen
  • Validierung von Theorien zur Vulkanisation
  • Informationen über Kettensteifigkeit u. somit über die Vernetzungsdichte von Elasomeren und über den Vulkanisationsprozess
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Beste verfügbare Technik

Abwärmenutzung spart doppelt Energie

Eine intelligente Abwärmenutzung spart doppelt Energie, insbesondere wenn sie zur Werkzeugvortemperierung und zur Hallenbeheizung dient: Der Heizaufwand wird zum einen stark reduziert oder vollständig vermieden. Zum anderen kann die eingesetzte Energie zur aufwendigen Rückkühlung deutlich oder sogar komplett eingespart werden.

Quelle(n):

  • Gonzales, T. (2011): Kunststofftechnik - Weniger Kosten durch weniger Energie [online]. Kunststoffportal Kunststoffreport.de., Jan. 2011, verfügbar unter: http://kunststoffreport.de/kunststofftechnik-weniger-kosten-durch- weniger-energie/

Benchmarking der Anlage

  • Benchmarks (oder Bezugswerte) schaffen, die es ermöglichen, die Leistung der Anlage laufend auch gegenüber externen Bezugswerten zu überwachen
  • Verbrauch aller eingebrachten Roh- und Betriebsstoffe laufend im Vergleich mit Bezugswerten zu optimieren.

Die systematische Anwendung solcher Daten schließt folgendes ein:

  • Benennung einer oder mehrerer Personen, die für die Auswertung und Anwendung dieser Daten verantwortlich ist/sind.
  • Die für die Anlagenleistung Verantwortlichen müssen informiert und das Bedienungspersonal sofort auf Abweichungen vom Normalbetrieb aufmerksam gemacht werden.
  • Weitere Untersuchungen müssen angestellt werden, um herauszufinden, warum sich die Leistung verändert hat oder von externen Bezugswerten abgewichen ist.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_galvanik_vv.pdf S. 393

Effiziente Druckluftsysteme

  • Bei Druckluftanlagen können zwischen 5 – 50 % Energie eingespart werden, wobei die meisten Effizienzmaßnahmen mit Amortisationszeiten von weniger als zwei Jahren wirtschaftlich sehr attraktiv für die Unternehmen sind.
  • Der Energieverbrauch hängt vom benötigten Druckniveau, den Druckluftmengen und dem Wirkungsgrad des Gesamtsystems ab. Die indirekten Energiekosten sind die Folgekosten des Energieeintrags in die Umgebung, z. B. zusätzlicher Kühlungsbedarf.
  • Energieeinsparungen sind möglich durch: Optimierung von Schlauchdurchmesser und -länge, Anschlussstellen, Trocknung, Flüssigkeitsabscheidung, Filtration, Speicherung sowie Konzeptionierung der Gesamtanlage und Durchführung regelmäßiger Wartung.
  • Bei Druckluftanlagen sichern die internen Regelvorrichtungen die Mengen und Qualitäten – die übergeordneten Steuerungen optimieren die Kosten. Interne Regelungen sind dafür verantwortlich, die jeweilige Kompressoreneinheit an die geforderten Luftverbräuche anzupassen und dabei durch eine optimale Koordination der internen Steuerungsvorgänge eine Überlastung der Kompressoreneinheit zu verhindern. Da moderne Kompressorenstationen im Normalfall aus mehreren Einzelkompressoren bestehen, besteht die Aufgabe der übergeordneten Steuerung darin, die Einzelanlagen optimal auszulasten und ihren Einsatz gemäß dem tatsächlichen Luftverbrauch zu koordinieren und zu überwachen.
  • Die warme Abluft lässt sich direkt zum Heizen verwenden. Die wirtschaftlichste Art der Wärmerückgewinnung liegt in der Ausnutzung der Verdichterwärme als Luftheizung.
  • Eine Brauchwassererwärmung erlaubt eine ganzjährige Ausnutzung der Abwärme. Wird das heiße Kompressoröl zur Erwärmung von Brauchwasser eingesetzt, lässt sich ein deutlich höherer Rückgewinnungsgrad erzielen als bei der Heizwassererwärmung, da der Brauchwasserwärmebedarf über das Jahr in etwa konstant ist.
  • Kompressoren mit Öleinspritzung eignen sich zur Heizwassererwärmung. Bei Schraubenkompressoren mit Öleinspritzung führt das Öl ca. 72 % der zugeführten elektrischen Energie in Form von Wärme ab. Diese Energie kann zurückgewonnen werden.

Quelle(n):

  • Deutsche Energie-Agentur GmbH (2010): Ratgeber „Druckluftsysteme für Industrie und Gewerbe“. Deutsche Energie-Agentur GmbH, Berlin

Ganzheitliche Optimierung von Fertigungskonzepten

Verfahren / Technologie:Spritzgießen

Für eine Steigerung der Effizienz ist das gesamte Produktionsumfeld zu betrachten. Das schließt u.a. die Materialförderung und -trocknung, aber auch eine mögliche Kälte- und Druckluftversorgung ein.

Qualitätsmanagement-Systeme (QMS)

  • Verringerung von Nacharbeit und Abfall kann durch formale Qualitätsmanagement-Systeme (QMS) erreicht werden
  • die Vermeidung von Nacharbeit verringert Materialverluste, Energie- und Wassereinsatz, reduziert ggf. den Aufwand bei der Abwasserbehandlung
  • höhere Prozesssicherheit resultiert in geringeren Ausschuss oder in kürzerer Zykluszeit und somit in Produktivitätssteigerung

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_galvanik_vv.pdf Kap 4.1.1 & BREF S. 200

Umweltmanagement

Einführung eines Umweltmanagementsystem (UMS) das die folgenden Eigenschaften aufweist:

  • Festlegung einer Umweltpolitik für die Anlage durch die Geschäftsleitung
  • Planung und Festlegung der notwendigen Verfahren
  • Einführung der Verfahren unter besonderer Berücksichtigung von Struktur und Verantwortlichkeit, Schulung, Bewusstsein und Kompetenz, Kommunikation, Einbeziehung der Mitarbeiter, Dokumentation, Effiziente Prozesskontrolle, Wartungsprogramme, Vorbereitung auf Notfälle und Reaktionen im Notfall, Einhaltung der Umweltgesetze
  • Überprüfen der Leistung und Ergreifen von Korrekturmaßnahmen unter besonderer Berücksichtigung von Überwachen und Messen, Korrektur und Vorbeugemaßnahmen, Aktualisierung von Aufzeichnungen, Unabhängige interne Prüfungen, um festzustellen, ob das UMS mit den geplanten Festlegungen übereinstimmt, korrekt durchgeführt und gepflegt wird
  • Überprüfung durch die Geschäftsleitung

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_galvanik_vv.pdf

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