Containermischer gelten als universell einsetzbare Mischer, die vor allem wegen ihrer Flexibilität geschätzt werden. Im Gegensatz zu stationär installierten Mischern ist der Mischbehälter (Container) nicht ortsgebunden, sondern kann andernorts befüllt und entleert werden. Damit ist das System hochflexibel und das Produkt bleibt während der Prozessschritte im gleichen Container: kontaminationsfrei, ohne Entmischung beim Transport und mit eindeutiger Rückverfolgbarkeit der Charge. Dies ist vor allem bei häufig wechselnden Rezepturen ideal. Zeppelin Systems, führender Hersteller von Mischsystemen für die Kunststoff-, Chemie-, Masterbatch- und Lebensmittelindustrie, hat nun den Containermischer CMQ entwickelt. Dieser basiert auf dem seit vielen Jahren bewährten CMS-Mischer mit einem entscheidenden Unterschied – der Mischkopf wurde hinsichtlich der Reinigungszeiten neu konzipiert.
Optimiertes Design für beste Ergebnisse
Üblicherweise wird in anderen Mischsystemen das Mischgut nach außen und anschließend an den oberen Rand des Behälters befördert, was durch die Pressung wiederum zu festen Materialanbackungen und damit hohen Aufwänden bei der Reinigung führt. In der Regel ist das Mischwerkzeug sehr groß und der Abstand zwischen Werkzeug und Boden sehr klein. Bei den CMQ gingen die Entwickler den entgegengesetzten Weg. „Der Gedanke an einen flachen Behälterboden war aus Reinigungsgründen naheliegend. Allerdings waren wir uns am Anfang nicht sicher, ob sich am Übergang von diesem Boden, der ja beim Mischen auf den Kopf gestellt wird, und dem Deckel nicht doch Pigmentreste ansammeln würden“, beschreibt Dr. Stephan Poller, Geschäftsbereichsleiter der Mixing Technology bei Zeppelin Systems GmbH in Kassel, die Überlegungen am Anfang der Entwicklung. „Erst die Kombination aus dem sehr geraden Boden und dem speziellen Mischwerkzeug brachte den Wendepunkt.“ Dabei standen am Anfang unterschiedliche Formen zur Auswahl, wobei die Zielvorgabe neben der Minimierung der Reinigungszeit eine hohe Dispergierung, wenig Energieeinsatz und eine leichte Zugänglichkeit war.
Die Wahl fiel auf ein Mischwerkzeug mit drei Flügeln, dessen außergewöhnliche Formgebung die Pressung verhindert und dennoch ein sehr gutes Mischergebnis erzielt. Dabei wurden Elemente aus der Aerodynamik aufgegriffen. Das spezielle Tragflächenprofil sorgt für einen Saugeffekt, der das Material nach oben leitet. Damit wird eine hohe Mischeffizienz erreicht ohne Materialpressung auf den Mischkopf oder die Wände des Containers. Die hohe Anhebungskraft des Flügels sorgt für ein schnelles Durchmischen (3 bis 4 min), der geringe Mischwiderstand führt zu einem niedrigen Energieeintrag (bis zu 50 % weniger als mit dem bisherigen System) und der große Abstand (bis zu 70 mm) zwischen Werkzeug und Boden verhindert Materialanhaftungen. Dank dieses vielfach größeren Bodenabstandes und des Saugeffekts wird kein Druck auf die Fläche des Mischkopfes generiert, sodass harte Ablagerungen oder Materialanhaftungen ausgeschlossen werden. Unerwünschte Temperaturerhöhungen werden minimalisiert. Auch zur Reduzierung der Staubbelastung nach dem Abdocken wurde ein spezielles Aspirationssystem geschaffen.
Mischwerkzeuge unter Berücksichtigung der Strömungsmechanik zu optimieren, stand schon immer im Fokus der Entwickler. Die konsequente Anwendung der Gesetze der Aerodynamik beim Mischen von Schüttgütern hatte sich bisher jedoch nicht durchgesetzt. „Vor fünf bis zehn Jahren war es auch noch viel komplizierter, mal eben ein neues Design in ein Mischerwerkzeug zu überführen. Dank moderner Fertigungsverfahren ist der Übergang von Konstruktion zum realen Objekt viel leichter, da die Konstrukteure ihre Daten direkt zum Bearbeitungszentrum schicken,“ führt Dr. Poller weiter aus. So war der Aufwand um ein Vielfaches kleiner, auch ein untypisches Werkzeug auszuprobieren. Dabei ist es nicht nur das Mischwerkzeug allein, das den Durchbruch brachte, sondern die Kombination aus dem ebenen Mischkopf und dem Tragflächenprofilwerkzeug. Beides sorgt für eine hohe Anhebungskraft, nur minimale Turbulenzen und einen geringen Mischwiderstand. Dies garantiert ein schnelles und effektives Homogenisieren und eine sehr gute Farbausreibung des Mischgutes.
Hydraulische Verriegelung
„Die gute Reinigbarkeit im Innern steht bei unseren Kunden natürlich im Vordergrund, aber wir wollten gleichzeitig, dass sich der Mischer auch von außen schnell reinigen lässt“, erklärt Dr. Poller. Daher wurde die Verriegelung ebenfalls neu entwickelt. Die Kräfte, die auf die Verriegelung während des Mischens einwirken, sind sehr hoch. Daher werden normalerweise große Spannriegel verwendet, um den Mischkopf mit dem Behälter zu verbinden. Nun wurde dies auf eine hydraulische Verriegelung umgestellt. Der Vorteil ist, dass diese Elemente wesentlich kleiner gestaltet werden können und leichter zu reinigen sind. Zudem lassen sich Standardkomponenten einsetzen. Alle Leitungen verschwinden im Schaltschrank – dadurch ist der gesamte Aufbau von außen leicht zu reinigen. Wurden vorher schon einmal 20 min. nötig, ist dies jetzt in 2 min – quasi mit einem Wisch – erledigt.
Ebenfalls arbeitserleichternd: Die Zentrierung des Containers erfolgt – nicht wie bei anderen Mischern – auf dem Boden, sondern in der Maschine selbst. Dadurch entfallen störende Führungsschienen auf dem Boden, die vor allem aus Sicht der Instandhaltung und Reinigung schwierig sind. Die Steuerung wird seitens Zeppelin geliefert, dank Touchpanel ist die Bedienung denkbar einfach. Wie bei der bewährten CMS-Reihe gehören auch hier Austragsstationen zum Einfahren, Ex-Schutz, Sicherheitsgitter oder Lichtschranken zum Lieferprogramm. Und selbstverständlich kann auch der Containermischer CMQ in bestehende Zeppelin-Anlagen integriert werden.
Ausblick
Den Mischer CMQ wird es in verschiedenen Baugrößen, von 160 bis zu 2000 l, geben. Obwohl derzeit noch am letzten Schliff gearbeitet wird – der erste Mischer soll im Dezember das Werk verlassen –, ist das Interesse bereits groß. „In unserem Technikum haben wir im Augenblick jede Woche Besuch von Unternehmen, die Master Batches oder Pigmente, vor allem Pulverlacke, verarbeiten“, so Dr. Poller, der im Augenblick die Tests im 300-l-Mischer betreut. „Vor allem die einfache Reinigung, kurz gesaugt und ausgewischt, überzeugt sofort.“
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