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Rundum-sorglos-Paket für die Polyurethanproduktion

Flüssigdosierstationen individuell konzipiert
Rundum-sorglos-Paket für die Polyurethanproduktion

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Kunststoffe aus der Familie der Polyurethane sind vielseitig einsetzbar und überall im Alltag zu finden, beispielsweise in Kaltschaummatratzen, Kunststoffschuhsohlen oder Autositzen. Ihre Herstellung ist jedoch komplex und erfordert ein besonderes Know-how – gerade im Bereich der Dosierung. Diesen hohen Ansprüchen begegnet Brabender mit speziell konzipierten Anlagen.

Polyurethane (PU) sind so etwas wie der Allrounder unter den Kunststoffen. Hergestellt werden sie aus flüssigen Diolen und Polyisocyanaten. Der sensible Charakter der Flüssigkeiten macht ihre Handhabung heikel und ihre Dosierung zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Bei der Planung und Konzeption von Flüssigkeitsdosierern setzt Brabender Technologie grundsätzlich auf individuelle Lösungen. Herz und Lunge einer jeden Anlage sind die Dosiereinheit, das Wägesystem und die Pumpe. Die Nervenbahnen des Systems bilden Mess- und Regeltechnik. Zum Grundaufbau gehört auch das Befüllventil, das ein Nachtropfen verhindert. Auf Kundenwunsch werden alternativ zum Wägesystem auch Coriolis-Massedurchflussmesser verwendet. Als Pumpen kommen kontinuierlich fördernde Zahnradpumpen zum Einsatz. Sie vertragen hohen Druck und hohe Temperaturen und sind sowohl genau als auch kompakt.

Plug-and-play-Dosierstation
Zu den Fallstricken bei der PU-Produktion gehört die Rezeptur. Sie muss von Prozessbeginn an genau stimmen, denn der laufende Prozess ist nicht mehr zu stoppen oder zu justieren. Der Extruder müsste komplett leer gefahren werden und die Charge wäre Ausschuss. Das führt dazu, dass die Steuerung sehr aufwendig ist. Brabender setzt das hauseigene Mehrkomponentensystem M-CON mit dem Steuermodul Congrav ein, das an eine übergreifende Prozesssteuerung (Host/SPS) angeschlossen werden kann. Sichtbare Folge sind die relativ großen Schaltschränke, die zu jeder PU-Dosieranlage gehören. Unsichtbar sind die meisten Kabel, die in Hohlprofilen versteckt sind. Viele haben auch Steckverbindungen an neuralgischen Punkten, um einen Austausch möglichst unkompliziert zu halten. Weil die Verkabelung der zahlreichen Regelkreise aufwendig und schwierig ist, wird sie noch im Werk vorgenommen. Eine PU-Dosierstation des Unternehmens wird daher fast wie ein Plug-and-play-Gerät ausgeliefert: Nach dem Anschluss an den Extruder ist sie direkt einsatzbereit.
Maßangefertigte Heizmanschetten
Bei der Polyurethanherstellung reagieren die Chemikalien sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen. Ideale Produktionsbedingungen liegen in einem engen Temperaturfeld von ±5 °C. Um das durchgängig und ohne Kälte- oder Wärmebrücken zu gewährleisten, ist ein Beheizen der kompletten Dosierung nötig. Grundsätzlich stehen dazu zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen können die Flüssigdosiersysteme doppelwandig ausgeführt werden, sodass die Anlage mit Wasser oder Thermoöl geheizt werden kann. Diese Variante kommt dann infrage, wenn bei einer anderen Anwendung Abwärme anfällt oder explosive Stoffe verarbeitet werden. PU-Dosiersysteme werden aber vorrangig elektrisch beheizt. Dazu werden sämtliche Module und Schläuche in maßangefertigte Heizmanschetten gehüllt, die mit Klettbändern verschlossen sind. Jede Manschette wird mit einzelnen steckbaren Regelkreisen montiert, um lange Austauschwege zu vermeiden und eine zielgenaue Steuerung zu ermöglichen. Das hat den Vorteil, dass sich jedes Bauteil individuell beheizen lässt. So wird beispielweise die Leitung nach der Pumpe stärker erwärmt als die Dosiereinheit. Insgesamt können auf diese Weise circa zehn bis 15 Regelkreise zusammenkommen.
In Bewegung gehalten
Damit die Temperatur möglichst konstant bleibt, sorgt ein zusätzliches Rührwerk im Behälter während des laufenden Prozesses für eine ständige Durchmischung der Flüssigkeit. Wird einmal nicht gefördert, fließt das Produkt durch einen Bypass im Kreislauf zurück in den Behälter. Dadurch wird verhindert, dass sich die Ausgangsstoffe absetzen und das System verstopfen. Die PU-Anlagen von Brabender Technologie bieten einen weiteren Vorteil: Es werden grundsätzlich starke Servomotoren eingesetzt. Sie sind eigentlich überdimensioniert für diese Aufgabe, laufen deshalb aber immer absolut drehzahlstabil. Dadurch können sie Druckschwankungen ausgleichen, was wiederum der Zahnradpumpe erlaubt, mit hoher Genauigkeit zu arbeiten.
In einem statischen Mischer, der in einer Wärmetauscheinheit verbaut sein kann, werden die Ausgangschemikalien und ihr Katalysator gemischt. Hier laufen die Stoffe durch doppelwandige Heizrohre, bis sie die ideale Prozesstemperatur erreicht haben und bereit für Mischung und Extrusion sind. Auf Wunsch des Kunden übernimmt der Dosiertechnikspezialist nicht nur die Planung der Dosierung, sondern auch die der Peripherie mit allen Anbindungen sowie der Automation. Damit können Kunden ein Rundum-sorglos-Paket für ihre PU-Produktion erhalten.
Halle 10, Stand A41

Adrian Baron
Konstrukteur Maschinenbau,
Brabender Technologie

Thomas Neuhaus
Konstrukteur Maschinenbau,
Brabender Technologie

Bis zu 16 Dosiergeräte in einer Linie steuern

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Kurz und Bündig

Für die Dosierung von Flüssigkeiten werden ausschließlich die Steuerungskomponenten der Produktfamilie Congrav aus dem M-CON-Baukasten eingesetzt, die im Schaltschrank installiert werden. Hierzu gehören auch Touchscreen-Bedieneinheiten. Möglich ist aber auch die Integration über Schnittstellen in eine übergreifende Prozesssteuerung (Host/SPS). Insgesamt können Module für bis zu 16 Dosierer in einem solchen Steuerungssystem integriert werden, die eine perfekte Abstimmung der Geräte untereinander und damit eine exakte Dosierung garantieren.


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