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13.12.2016

Rezepte für Fortgeschrittene

Bericht von der 42. Deutschen Compoundiertagung in Nürnberg

Auf dem Weg vom polymeren Rohstoff bis zum fertig granulierten Kunststoffcompound liegen vielfältige Arbeits- und Vorbereitungsschritte. Steigende Additivanzahl und heterogene Stoffeigenschaften machen die Compoundierung komplex. Doch fortschrittliche Berechnungsmethoden tragen zusammen mit Erfahrungswissen zu effizienten Verfahren bei.


Nichts geht über Erfahrungswerte

„Gleichmäßige Eigenschaften der Ausgangsstoffe und Compounds sorgen für eine hohe Produktqualität“: Dieser Vortragstitel von Harald Wilms, Zeppelin Power Systems GmbH & Co. KG, bringt das entscheidende Kriterium für eine konstante und hochwertige Compoundierung auf den Punkt. Das Homogenisieren und Mischen der Komponenten ist wichtig und vielfältig. Bereits im Silo können durch entsprechende Berechnungen und vergleichsweise einfache Einbauten Mischungsverhältnisse erzeugt und effizient genutzt werden, ohne extra Anlagentechnik dafür zu installieren. So berichtete Wilms von einem Kunden, der in seiner Produktion bei Bedarf Mahlgut mit einem definierten Anteil von 10% in die Neuware zugeben wollte. Eine Kammer im oberen Bereich des Silos mit einer Zuleitung, die genau 10% des Abflussquerschnitts ausmachte, brachte die Lösung. „Mit Mischsilos stehen Compoundierern geeignete Verfahren zur Homogenisierung großer Schüttgutmengen zur Verfügung“, so Wilms.

Für besonders heterogene Stoffeigenschaften stellte Prof. Dr. Werner Sitzmann, Amandus Kahl GmbH & Co. KG, die Pelletierung mit Matrizenpressen vor. Dabei drückt ein Koller die Stoffe durch ein perforiertes Stahlblech, die unten definiert abgeschnitten und dadurch pelletiert werden. Das kompaktiere etwa Rezyklate, Fasern oder sperrige Additive und löste Handlingprobleme bei der Zugabe, so Sitzmann. Aufgrund der vielen mechanischen Kennwerte und Variablen beim Matritzenpressen sei es allerdings eher eine empirische Wissenschaft: „Es gibt nur wenige theoretische Modelle und Berechnungen und wenn, dann sind die relativ weltfremd“, sagte Sitzmann.

Komplexe Simulation alltäglicher Verfahren

Wie schwierig und mathematisch komplex die theoretische Beschreibung von Schüttgut ist, zeigten gleich zwei Vorträge. Stellvertretend für den Rohstoffhersteller BASF sagte Dr. Rouven Weiler, dass Stoffdaten für Schüttgüter herausfordernd sind. Doch nicht nur das erschwere die Simulation von Partikeln, auch die Parameter für Massetransport, Phasenübergänge, etc. Wurden früher Schüttgüter als Kontinuum wahrgenommen, berechnet man heute unter anderem mit der Diskreten Elemente Methode (DEM) die einzelnen Partikel. Das Verhalten der Partikel in der Realität wird in die Simualtion übertragen und damit kalibriert. „Man braucht auch für die Simulation Erfahrung mit Schüttgut“, so Weiler, „ohne experimentelles Wissen geht es nicht.“ Trotzdem kann die Simulation beim Aufklären und Auslegen von Vorgängen und Fließwegen unterstützen.

Mathematisch sehr ins Detail ging der Vortrag zu multiskaligen Simualtionsmethoden für Feststoff- und Partikelsysteme von Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Stefan Heinrich von der TU Hamburg. Er stellte zunächst klar, dass die Eigenschaften von Schüttgut zwischen denen einer Flüssigkeit und dem eines Feststoffs liegen. Er zeigte vertiefende Berechnungen mit DEM für Partikel, numerische Strömungsmechanik und dynamische Fließschemasimulationen von vernetzenden Feststoffsystemen. In die Praxis übersetzt können damit beispielsweise Reaktoren und Silos effizienter ausgelegt sowie Fließwege optimiert werden.

Kabelummantelungen sind eine Herausforderung in der Compoundierung. Aufgrund der Flammschutzbestimmungen müssen sie hohe Füllstoffanteile, teilweise abrasiv, und große Flexibilität vereinen. Außerdem müssen sie gut extrudierbar sein. Nicht verwunderlich, dass einige Teilnehmer der Compoundiertagung daher aus dem Kabelbereich stammten (© Fotolia.com/Loop)

Kabelummantelungen sind eine Herausforderung in der Compoundierung. Aufgrund der Flammschutzbestimmungen müssen sie hohe Füllstoffanteile, teilweise abrasiv, und große Flexibilität vereinen. Außerdem müssen sie gut extrudierbar sein. Nicht verwunderlich, dass einige Teilnehmer der Compoundiertagung daher aus dem Kabelbereich stammten (© Fotolia.com/Loop)

Fazit

Den Trends in der Compoundierung widmeten sich in groben Zügen drei Beiträge zur reaktiven Extrusion von Biokunststoffen, zur energetischen Prozessoptimierung sowie zur Materialaufbereitung für die additive Fertigung. Wenngleich es bei diesem Teil der Veranstaltung zukunftsträchtigere Beiträge hätte geben können, unterstrich die Compoundiertagung auch beim 42. Mal ihren deutschlandweiten Geltungsanspruch. Die Teilnehmer zeigten sich durchweg angeregt durch Vorträge und die großzügigen Netzwerk-Möglichkeiten.


Inhaltsverzeichnis

Melanie Ehrhardt und Franziska Gründel, Redaktion

Weiterführende Information
  • 13.12.2016

    Das Salz in der Polymersuppe

    Meinung

    Fasern, Gleit- und Flammschutzmittel, Haftvermittler sowie andere Additive sind wie das Salz in der Suppe der Polymere. Erst durch die richtigen Zutaten entsteht aus einem Reinkunststoff ein funktionales Compound. Einen kleinen Einblick in die Welt des Compoundierens gibt ein exklusiver Onlinebeitrag.   mehr

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