PVC-Rohrextrusion wird effizienter
Mit einer neuen Lösung erhöht Bausano die Effizienz und Flexibilität der PVC-Rohrextrusion und reduziert gleichzeitig die Rüstzeiten.
Im Jahr 2022 machte PVC 9,1 % der in der EU hergestellten 58,7 Mio. t Kunststoff aus. Auf dem europäischen Markt für Rohre für Bauzwecke wurden etwa 6,3 Mio. t PVC verbraucht, davon 60 % Hart-PVC-Rohre und 40 % Weich-PVC-Rohre. Wie der jüngste Euroconstruct-Bericht zeigt, hat sich der Bausektor in den letzten drei Jahren in fast allen Mitgliedstaaten der Eurozone stark erholt, wobei für den Dreijahreszeitraum 2020 bis 2023 eine Wachstumsrate von +2,1 % berechnet wurde. Gute Nachrichten also für die Akteure, die auf die Herstellung und industrielle Verarbeitung von PVC spezialisiert sind und deren Nachfrage durch die jüngsten Investitionen in den öffentlichen und privaten Bau weiterhin positiv beeinflusst wird.
Herausforderungen: Flexibilität, Parametersteuerung und Rüstzeitreduzierung
Die Herstellung von PVC-Rohren ist durch zahlreiche Herausforderungen gekennzeichnet: großer Durchmesserbereich, Rohrfestigkeit, gleichbleibende Qualität des extrudierten Produkts und Minimierung des Abfalls. Die Leistung einer Anlage hängt daher nicht nur von der Optimierung des einzelnen Extrusionsprozesses ab, sondern auch von der Fähigkeit der Anlage selbst, ein hohes Maß an Produktionsflexibilität zu erreichen, um die heterogenen Anforderungen der verschiedenen Rohranwendungen zu erfüllen.
Extrusion von PVC sehr heikel
Außerdem machen die physikalischen Eigenschaften von PVC den Extrusionsprozess besonders heikel. Denn PVC als Polymer zeichnet sich durch eine hohe Wärmeempfindlichkeit aus und neigt dazu, sich bereits bei 180 °C zu zersetzen – einem Wert, der nahe seiner Schmelztemperatur liegt. Deshalb ist es sehr wichtig, die Verweildauer im Kopf zu begrenzen, um die Qualität der Ausgabe nicht zu beeinträchtigen. Nach dem Aufschmelzen fließt das Material in den Zylinder, so dass die wichtigsten zu kontrollierenden Parameter die Zylindertemperatur, der Durchsatz des Extruders, die Schneckendrehzahl, der Druck und die Schmelzetemperatur sind.
Aufgrund der zunehmenden Produktionsflexibilität und der einzuhaltenden Parameter für das Einrichten einer Extrusionsanlage besteht die Notwendigkeit, die Einrichtzeit von Extrusionsanlagen zu reduzieren. Im speziellen Fall von PVC-Rohren erfordert die Änderung des Durchmessers und der Dicke des Produkts eine komplexe Einrichtung, die durch den horizontalen Einbau neuer Komponenten, die Neukalibrierung und die Anpassung der Konfiguration der gesamten Anlage gekennzeichnet ist. Nach Erfahrung von Bausano führt dies zu insgesamt 83 Stunden/Jahr an nicht direkt auf die Produktion ausgerichteter Arbeit.
Bausano als Gamechanger bei PVC-Rohrextrusion
Bausano – ein international führendes Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von maßgeschneiderten Extrusionsanlagen für die Kunststoffverarbeitung – hat auf diese Herausforderung mit der Entwicklung eines speziellen PVC-Rohrkopfes reagiert, der einen Durchmesserbereich von 125 mm bis 400 mm mit niedrigen Durchflussraten von rund 500 kg/h abdecken kann. Dieser neue Extrusionskopf vermeidet Materialabbau und übermäßige Verweilzeiten und macht ein perfektes Gleichgewicht von Volumen, Durchflussrate und Produktionsbereich möglich, so Bausano.
Diese einzigartige Lösung der Italiener ist nicht nur kompakt, sondern reduziert auch die Anzahl der Köpfe von zwei auf einen – mit positiven Folgen für die Gesamtinvestition und die Rüstzeiten. Darüber hinaus erleichtert der modulare Aufbau einiger Teile des Kopfes dem Bediener die Reinigung und Wartung bei der Montage und Demontage.
Der Spezialkopf wurde mit einem MD 92/30 Nextmover-Extruder ohne Induktion kombiniert, der mit speziell entwickelten Schnecken ausgestattet ist, um verschiedene Trockenmischungen zu verarbeiten, von den am stärksten bis zu den am wenigsten belasteten.
Bei der Konstruktion arbeitete Bausano wissenschaftlich innerhalb sehr enger Parameter in Bezug auf die Verdichtungswerte und die Verweilzeit des Polymers.
Zu diesem Zweck wurden die gesammelten Informationen zunächst mit einem Brabender-Plastikographen verarbeitet. Im Einzelnen wurden die Ausgangsmaterialien in die Kammer geleitet, wo sie erhitzt werden und zwischen zwei gegenläufigen Rotoren Scherspannungen ausgesetzt sind. Während der Bearbeitung hat das Entwicklungsteam das auf die rotierenden Schrauben ausgeübte Drehmoment gemessen, was Aufschluss über die Viskosität der Schmelze und damit über die durch die Bearbeitung verursachten Veränderungen des Systems (Gelbildung, Verzweigung, Zerlegung) gibt.
Umfassende Simulation des Materialverhaltens
Mit Hilfe eines Kapillarrheometers und einer fluiddynamischen Simulationssoftware analysierte das Projektteam zudem eingehend die rheologischen Kurven, um das Design des neuen Extrusionskopfes und der Schnecken zu optimieren und das Verhalten des Materials während des gesamten Bearbeitungsprozesses genau vorherzusagen.
Bei der Umsetzung solcher technologischen Spitzenleistungen profitiert Bausano vom langjährigen Know-hows des Unternehmens bei der Entwicklung von kundenspezifischen Extrusionssystemen: So zeichnet sich Bausanos neue Lösung durch den kompakten, modularen und verchromten C45-Kohlenstoffstahl-Mehrfachdurchmesserkopf sowie durch den Zylinder und die nitrierten Schrauben aus. Letztere wurden speziell entwickelt, um eine hohe Leistung mit verschiedenen Trockenmischungen zu gewährleisten.
„Die große Herausforderung in Bezug auf die Effizienz der Produktion besteht darin, angesichts der immer vielfältigeren Nachfrage und der knappen Lieferfristen eine hohe Sortenvielfalt mit einem geringen Produktionsvolumen zu kombinieren, ohne dabei Kompromisse bei der Qualität einzugehen“, erklärt Massimiliano Fenili, Technischer Leiter bei Bausano, und fügt abschließend hinzu: „Bausano ist bestrebt, Anlagen mit einem OEE-Wert von annähernd 80 % zu bauen, damit die Kunden immer flexibler, energieeffizienter und abfallfrei produzieren können“.
Bausano achtet bei seinen Extrusionsanlagen traditionell sehr auf eine möglichst hohe Produktivität und einen geringen Energieverbrauch. Mehr dazu in diesem Beitrag der K-ZEITUNG. gk
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