Schutzschild gegen den Verschleiß

Autor Werner Dücker Fachjournalist

Was macht man mit alten Kunststoffprodukten, die für ihren ursprünglichen Einsatz nicht mehr nutzbar sind? Natürlich recyceln und aus dem Recyclat wieder neue Produkte herstellen. Die Verfahren dazu sind ganz individuell und auf das jeweilige Produkt abgestimmt. Für Bodenbeläge gibt es die Arbeitsgemeinschaft PVC-Bodenbelag Recycling (AGPR) mit ihrer Anlage in Troisdorf. Normalerweise werden alte PVC-Produkte in einer Mühle zerkleinert und das Mahlgut bei der Produktion neuer Produkte erneut eingemischt. PVC-Bodenbeläge erfordern aber eine ganz besondere Verarbeitung beim Recycling. Da sie neben PVC einen deutlichen Anteil an Weichmachern, Füllstoffen und sonstigen Zuschlagstoffen enthalten, kann man sie nicht einfach bei Raumtemperatur mahlen. Die Mühle würde in kürzester Zeit mit plastifizierter PVC-Masse verklebt sein. Hier bedient man sich der Physik: Die grob zerkleinerten Bodenbelagstücke mit einer Größe von ca. 3 cm werden mittels flüssigem Stickstoff auf etwa -30 bis -40 °C gekühlt. Dadurch verspröden die Chips. Nun werden sie in einer Prallmühle von einem Rotor mit einer Umfangsgeschwindigkeit von rund 600 km/h erfasst und gegen die Mühlenwand geschleudert. Die tiefgekühlten Teilchen zersplittern an der Mühlenwand wie Glas, das auf einen Steinboden fällt.

Und hier beginnt das Verschleißproblem. Die Mühle der Firma Jäckering ist zwar mit hoch verschleißfestem Stahl ausgekleidet. Trotzdem waren die Stahlplatten immer wieder nach kurzer Zeit „abrasiert“. Immerhin wird in der Mühle bis zu einer Tonne PVC-Bodenbelag pro Stunde zerkleinert. Heinz Lübben, seit vielen Jahren als Betriebsleiter in Troisdorf tätig, erinnert sich an die ersten Jahre in der Anlage: „Nach wenigen Wochen waren die Wandplatten so dünn, dass sie wieder ausgetauscht werden mussten.“ Die Fachleute von Ceramtec-Etec nahmen sich zusammen mit Jäckering des Problems an und entwickelten unterschiedliche Platten aus Hochleistungskeramik auf Basis von Aluminiumdioxid und klebten diese auf die Stahlplatten. Im Mahlbereich sind das geriffelte Platten mit den Maßen 55 x 110 x 12 mm, oberhalb des Mahlbereichs sind diese Platten glatt.

Durch die Riffelung der Platten ergibt sich eine noch höhere Aufprallfläche für die tiefgekühlten Chips. Das ist wichtig, weil das erste Auftreffen der Kunststoffteile auf die Prallwand entscheidend für den Zerkleinerungsgrad ist: Je mehr Aufprallfläche, desto höher ist dieser. Nicht genügend zerkleinertes Mahlgut wird in den Kreislauf zurückgeführt, erneut gekühlt und wieder gegen die Prallwand geschleudert. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle PVC-Teilchen die gewünschte Größe von <400 µm erreicht haben.

Das Einsparpotenzial ist dank der rund achtfach höheren Standzeiten der Keramikplatten enorm. Dr. Jochen Zimmermann, Geschäftsführer der AGPR, freut sich über zwei Drittel Kostenersparnis durch die Keramikplatten im Vergleich zum Stahl: „Darüber hinaus haben wir durch die längeren Standzeiten der Keramik deutlich kürzere Stillstandszeiten der Anlage, da die Innenverkleidungen der Mühle viel seltener erneuert werden müssen.“

Die Hochleistungskeramiken für Anwendungen im industriellen Verschleißschutz werden unter dem Markennamen Alotec vertrieben. Ihre Basis sind Bayer-Tonerden mit hoher Reinheit. Diese unterliegen vor dem Einsatz in der Produktion strengen und umfangreichen Kontrollen, um die hohen Qualitätsstandards konstant zu sichern. Deshalb unterhält Ceramtec-Etec langfristige Lieferbeziehungen mit ausgesuchten Rohstoffanbietern.

Aus produktions- und anwendungstechnischen Gründen haben die Werkstoffe eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung, die gezielt variiert werden kann. So hat sich Alotec 92 vor allem wegen seiner hohen Verschleißfestigkeit bewährt. Alotec 96 hingegen besitzt u. a. eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit. Festigkeit, Härte, E-Modul und andere physikalische Eigenschaften nehmen mit steigendem Aluminiumoxidgehalt zu. Werden besonders hohe Oberflächengüte mit niedrigen Reibwerten gefordert, bringen Werkstoffe mit höherem Aluminiumoxidgehalt Vorteile (Alotec 99). Werden Keramiken mit extremer Festigkeit und besonders hoher Härte sowie hoher Bruchzähigkeit gefordert, so empfehlen sich die Hochleistungswerkstoffe Alocor (≥99,9 % Aluminiumoxid) oder ZTA (zirkoniumverstärktes Aluminiumoxid). Sie besitzen ein nahezu fehlstellenfreies mikrokristallines Gefüge und zeichnen sich durch extreme Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aus.

In der pneumatischen Förderung von Schüttgütern beispielsweise erschließt der keramisch ausgekleidete Kompaktkrümmer ein Anwendungsgebiet, das aufgrund der engen Bögen bislang dem keramischen Verschleißschutz verschlossen geblieben war. Wo traditionell beispielsweise der metallische Pralltopf zum Einsatz kam, kann jetzt der Kompaktkrümmer, ausgekleidet mit Alotec-Verschleißschutz, eingesetzt werden. Krümmer mit sehr engen Radien und Keramikauskleidung waren bislang nicht möglich. In Ausnahmefällen musste die Nennweite des äußeren Rohres um ein bis zwei Größen mehr betragen als die Durchgangsnennweite. Diese Konstruktion erforderte aber den Einsatz eines Übergangsflansches. Ceramtec-Etec hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Krümmer mit Nennweiten von DN 25 bis DN 250 und Radien von 150 bis 500 mm herstellen lassen. Dabei ist aufgrund des neuen Designs die Flanschnennweite gleich der Durchgangsnennweite, der Übergangsflansch entfällt.

Die Vorteile sind vielfältig. Die Auskleidung aus Alotec hat eine Härte, die der des Diamanten sehr nahe kommt. Dies verlängert die Standzeiten für solche Krümmer um ein Mehrfaches und reduziert so die Stillstandzeiten entsprechender Anlagen. Durch die gleichmäßige Fortführung des Rohrleitungsquerschnitts kann in pneumatischen Systemen der Luftdruck insgesamt reduziert werden, der Medientransport wird nicht behindert, es entstehen keine Verwirbelungen oder Anbackungen.

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