Extrusion, 8/2007

Einhefter
Businessforum
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E XTRUSION 8/2007
Materialhandling
Extruderausrüstung für
tiefgezogene
Verpackungsfolien
Bei der Herstellung tiefgezogener Kunststoffverpackungen scheint heute kaum etwas unmöglich. Aus beinahe allen Werkstoffen werden für fast jedes Füllgut eine Vielzahl unterschiedlicher Formen und Größen hergestellt, die jedem Kunden die größtmögliche
Individualität ermöglicht. Im besonders anspruchsvollen Foodbereich zum Beispiel
kommen dabei für Becher, Schalen und Deckel wesentlich die Materialien Polystyrol (PS),
Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz.
Je nach Anforderung auch als Mehrschichtfolie aus beispielsweise einer PS/PP-, PS/PETGoder PS/PE- Kombination. Der Ausgangswerkstoff wird dabei auf speziellen Flachfolienanlagen extrudiert.
Optimized extruder equipment used in the production of thermoformed
plastic packaging parts: Today there seems to be almost nothing that is impossible
when it comes to the production of thermoformed plastic packaging parts like cups and
trays. A wide variety of shapes and sizes, allowing every customer the greatest possible
individuality, is produced from almost all materials for almost every type of filler.
In the food sector, for example, which is extremely demanding, the materials polystyrol
(PS), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene terephthalate (PET) are
used essentially for beakers, bowls and covers. Depending on the requirements, they may
also be used as a multi-layer film of a PS/PP, PS/PETG or PS/PE combination.
In this case the raw material is extruded on special flat film lines.
Gravimetrische Systeme verbessern die
Wirtschaftlichkeit
Zur wirtschaftlichen Produktion der mit hoher Stückzahl produzierten Verpackungsteile kommt der Ausrüstung des Extruders mit
einer intelligenten Materialversorgung eine
immer größer werdende Bedeutung zu. Da
nur eine exakte Steuerung der eingesetzten
Materialmengen optimierte Produktionskosten ermöglicht, ist dazu ein System mit
gravimetrischer Dosierung der einzelnen
Komponenten unverzichtbar. Das Diagramm zeigt eine typische Ausrüstung für
die moderne Produktion von Tiefziehfolien,
wie sie in den vergangenen Jahren von der
SIMAR GmbH vielfach an führende Produzenten von tiefgezogener Verpackung geliefert wurde. Kernstück dieser Anlagen ist
das für vier Komponenten ausgerüstete Dosier- und Mischsystem GraviMIX, das den
speziellen Anforderungen für die kontrollierten Rückführung von Stanzgitter-Mahlgut in
besonderer Weise Rechnung trägt.
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Die Dosierung von Granulat, Mahlgut,
Farbbatch und Additiven erfolgt bei diesem erfolgreichen System über pneumatisch betätigte Dosierschieber, die pulsierend mit hoher Genauigkeit die einzelnen
Komponenten dosieren, wobei die Dosierstationen für schwieriges Folienmahlgut
mit einer besonderen Aktivierungseinrichtung ausgerüstet sind. Diese führen gerade für Scrap auch bei hohen Durchsatleistungen zu besten Dosiergenauigkeiten.
Stark schwankende Schüttdichten und ungleichmäßiger Materialfluss erfordern eine
besondere Ausrüstung, damit jede Veränderung von der Steuerung sofort erkannt
und unverzüglich zur Anpassung der Dosierung führen kann. Eine besondere Beachtung fand der ungleichmäßige Anfall
von Mahlgut. Während beim Anfahren der
Produktion praktisch kein Mahlgut zur Verfügung steht, muss bei zunehmender oder
schwankender Stanzgitter-Rückführung sichergestellt werden, dass die Zuschlagstoffe wie Farbbatch oder Additive immer
nur bezogen auf den Anteil der Neuware
kalkuliert und dosiert wird. Hier beweist
das System seine große Praxisnähe.
Selbst wenn spontan überschüssiges
Mahlgut aus einer anderen Linie in den
Prozess eingeschleust werden soll, stellt
sich das gravimetrische Dosiersystem sofort auf die neue Situation ein und passt
die Zugabe von teuren Additiven automatisch dem reduzierten Bedarf an.
Ein weiteres Problem bei der Verarbeitung
von Scrap stellt die homogene Vermi-
Inline Thermoforming Sheet Extrusion
with gravinetric blender GraviMIX and Scrap Buffer
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Extruder mit gravimetrischem Dosier- und Beschickungssystem
schung von zwei Materialien mit so stark
unterschiedlichen Schüttgewichten und
Fließeigenschaften dar, wie sie bei Stanzgitter-Mahlgut und Granulat vorliegen. Hier
ist es bei herkömmlichen Mischern schwer
zu beurteilen, ob man zu einer homogenen
Vermischung kommt oder ob man im Mischer nicht schon längst wieder entmischt
und damit das Mahlgut von den anderen
Komponenten wieder separiert. Durch einen patentierten Mischer mit gegenläufiger Mischwirkung wird eine optimale Vermischung erreicht, ohne dass es wieder zu
einer Entmischung bzw. Separierung des
leichten Mahlgutes kommen wird.
Visualisierte Steuerung
mit Touch-Screen sorgt für Transparenz
Eine hohe Bedeutung fällt auch der benutzerfreundlichen Steuerung zu. Die mit einem 5,7" Touch Screen ausgerüstete Zentrale dieses Systems visualisiert die Betriebszustände und zeigt alle relevanten
Produktionsdaten permanent an. Ständiger Soll/Ist-Vergleich mit Kontrolle der
Toleranzen und Protokollierung der für die
Qualität relevanten Daten mit Datum und
Uhrzeit gehören ebenso zur Ausrüstung
wie die Ermittlung der auftragsbezogenen
Verbrauchsmengen. Bis zu 100 vorprogrammierte Rezepturen sind verfügbar
und erlauben einen schnelle Online-Umschaltung auf den nächsten Auftrag. Darüber hinaus ist eine umfangreiche Kontrolle der Extrusion möglich. Dazu können
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Scrap-Puffer für Stanzgitter-Mahlgut
Extrusionsleistung, Gewicht per Länge,
Foliendicke oder das Rollengewicht überwacht und gesteuert werden. Zudem verfügt sie über die automatische Mahlgutbzw. Mahlgut/Masterbatch-Regulierung.
Wird dem Rücklaufmaterial Priorität gegeben, passen sich die zu dosierenden Mengen Masterbatch oder Additive automatisch an die noch zu verarbeitende Menge
Neuware an, um die Produktkosten zu optimieren. Für die betriebsinterne Kommunikation stehen die Schnittstellen RS 323,
USB und Ethernet zur Verfügung.
Zentrales Beschickungssystem sichert
Materialversorgung auch bei
schwierigem Stanzgitter-Mahlgut
Für die Zuführung der einzelnen Komponenten werden zentrale oder maschinenbezogene Beschickungssysteme eingesetzt, bei denen die Abscheider auf die
Durchsätze und speziellen Eigenschaften
der einzelnen Komponenten abgestimmt
sind. Das zahlt sich besonders bei der sicheren Zuführung der Scrap-Komponenten aus. Die verschiedenen Materialien
können wahlweise aus Silos, BigBags
oder Aufgabestationen für Säcke abgezogen werden. Das kundenfreundliche System ist für alle Randbedingungen ausgelegt und vorbereitet. Filterfreie Abscheider mit staubdichtem Zentralfilter als Teil
der leistungsstarken Vakuumstation sorgen für ein staubfreies Umfeld am Extruder. Die Steuerung signalisiert Betriebszu-
stände und rechtzeitig mögliche Unzulänglichkeiten in der Materialversorgung, bevor sich Störungen für die Produktion ergeben können.
Scrap-Puffer für staubfreien
Inline-Betrieb
Um die Produktionsabläufe weiter zu automatisieren und zu rationaliesieren, wird
der Inline-Betrieb angestrebt, bei dem die
anfallenden Stanzgitter sofort an der Maschine vermahlen und dann wieder dem
Extruder zugeführt werden. Die sonst notwendige Zwischenlagerung der Stanzgitter-Rollen sowie die separate Vermahlung
und spätere Einschleusung in die Produktion erfordern nicht nur großen Platzbedarf sondern auch erhebliche Handlingskosten. Für den wirtschaftlicheren InlineBetrieb können deshalb Scrap-Puffer eingesetzt werden, durch die das in der Mühle anfallende Mahlgut sicher und staubfrei
abgesaugt und zwischengelagert wird.
Die direkte Verknüpfung mit der gravimetrischen Dosierung über das Beschickungssystem ermöglicht dann die Inline-Verarbeitung des Stanzgitter-Mahlgutes mit entsprechender automatischer
Anpassung der Rezepturen.
Günstiges Kosten/Nutzen-Verhältnis
durch modularen Aufbau
Bei der Vielzahl ausgeführter Anlagen mit
vergleichbaren Anforderungen lag es nahe,
für den modularen Aufbau dieser Systeme
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standardisierte Baugruppen zu verwenden,
die bei günstigem Kosten/Nutzen-Verhältnis eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten. Nur so kann der Betreiber in Verbindung mit seinem Extruder alle Möglichkeiten und Vorteile einer optimalen Ausrüstung für seine Produktion tiefgezogener
Kunststoffverpackungen nutzen.
Gravimetric systems improve economy
Equipping the extruder with an intelligent
material supply is becoming increasingly
important for the economic production of
packaging components manufactured in
large quantities. Since only precise control of the quantities of materials used is
able to optimise production costs, a system with gravimetric dosing of the individual components is essential for achieving this. The diagram shows typical
equipment for the modern production of
thermoforming sheets such as those frequently supplied in previous years by Simar GmbH to leading producers of thermoformed cups and trays.
The centrepiece of the systems is the GraviMIX dosing and mixing system equipped
for four components, which, in a quite particular manner, meets the special requirements for controlled return of scrap from
punched skeletal. The granulate, scrap,
colour batch and additives are dosed in
this successful system by means of pneumatically operated dosing slides which
dose the individual components extremely
accurately in a pulsating manner, the dosing stations for difficult materials being
equipped with a special activating device
which, for scrap in particular, also provide
maximum degrees of dosing accuracy
even at high throughputs.
Highly fluctuating bulk densities and nonuniform material flow require special
equipment to ensure that any variation is
detected immediately by the control system and the dose can be adapted to such
variations without delay. The non-uniform
production of scrap has been given particular attention. Whilst hardly any scrap is
available when production begins, it must
be ensured, as the punched wire mesh increases or fluctuates, that the added materials, such as colour batch or additives,
are always calculated and dosed only in
relation to the proportion of virgin material.
This is where the system demonstrates its
considerable practical relevance. Even if
excess scrap is to be spontaneously fed
into the process from another line, the
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gravimetric dosing system immediately
adjusts to the new situation and adapts
the feeding of expensive additives automatically to the reduced demand.
Another problem in processing scrap is
posed by the homogeneous mixing of two
materials with such different bulk density
and flow properties as exist with scrap
and granulate. Here it is difficult to ascertain, in conventional mixers, whether a
homogeneous mixture has been obtained
or whether aggregation has already taken
place in the mixer for some time and the
scrap is again separating from the other
components. Optimum mixing is achieved
using a patented mixer with opposed mixing action without repeated aggregation
or separation of the light crap.
Visualised control with touch screen
ensures transparency
Considerable importance is also attached
to user-friendly control. The centre of this
system, equipped with a 5.7” touch
screen, visualises the operating conditions and displays all the relevant production data. Continuous theoretical/actual
comparison, with control of the tolerances
and reporting of the data relevant to quality, such as date and time, are as much
part of the equipment as the determination of the order-related consumption
quantities. Up to 100 pre-programmed recipes are available, allowing fast online
switching to the next order. Detailed inspection of the extrusion is also possible.
For this purpose the extrusion output,
weight per length, film thickness or roll
weight can be monitored and controlled.
In addition, the system has automatic
scrap or scrap/master batch regulation.
If priority is given to the return material,
the quantities of master batch or additives to be dosed are automatically adapted to the quantity of new product still to
be processed in order to optimise product
costs. The RS 323, USB and Ethernet interfaces are available for internal combination within the operating plant.
Central feed system ensures material
supply even in the case of difficult srap
from the skeletal granulator
Central or machine-related feed systems
are used for supplying the individual components, the separators being adjusted to
the throughputs and special characteristics of the individual components, which
is extremely important for the reliable
supply of the scrap components.
The different materials may optionally be
extracted from silos, big bags or feed stations for bags. The customer-friendly system is designed and prepared for all
boundary conditions. Filter-free receivers
with a dust-tight centralized filter, as part
of the high power vacuum station, provide
a dust-free environment on the extruder.
The control system signals operating conditions and possible inadequacies in the
material supply well before any disruptions to production can arise.
Scrap buffer for dust-free inline
operation
For further automation and rationalisation
of the production processes we have endeavoured to develop an inline operation
where the punched wire meshes produced are crushed immediately on the
machine and then fed back to the extruder. The intermediate storage of the rollers and separate crushing and subsequent feeding into production that would
otherwise be necessary not only take up
a large amount of space but also incur
considerable handling costs. For more
economic inline operation use may therefore be made of scrap buffers through
which the scrap produced in the skeletal
granulator is collected and stored intermediately in a safe, dust-free environment. Direct association with the gravimetric dosing, via the feed system, then
allows inline processing of the scrap with
suitable automatic adaptation of the recipes.
Favourable cost/benefit ratio due to
modular construction
In the many different plants constructed
subject to comparable requirements, it
was logical to use standardised assemblies for the modular construction of
these systems, assemblies which guarantee high reliability with a favourable
cost/benefit ratio. Only in this way can
the operator, together with his extruder,
make use of all the possibilities and advantages of optimum equipment for his
production of thermoformed plastic packaging parts.
Günter Owerfeldt
i
Simar Fördertechnik GmbH
Am Fuchsloch 7, D-71665 Vaihingen/Enz, Germany
Tel.: +49 7042 903-0, Fax: -39; www.simar-int.com
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