Die passende Dosierlösung

Calciumcarbonat (CaCO3) ist einer der beliebtesten mineralischen Füllstoffe, die in der Kunststoffindustrie zum Einsatz kommen. Dieser Füllstoff ist weltweit verfügbar, lässt sich problemlos mahlen bzw. auf eine bestimmte Partikelgröße reduzieren und ist mit zahlreichen Polymerharzen kompatibel. Außerdem lässt er sich wirtschaftlich einsetzen.

Als Zusatzstoff in Kunststoffcompounds trägt CaCO3 dazu bei, die Oberflächenenergie zu verringern und sorgt für Lichtundurchlässigkeit und Oberflächenglanz. Dadurch wird die Oberflächenbeschaffenheit des fertigen Erzeugnisses verbessert. Wenn die Partikelgröße sorgfältig kontrolliert wird, trägt CaCO3 außerdem dazu bei, die Schlagfestigkeit und die Steifigkeit des Endprodukts zu erhöhen.

Die Auswahl der geeigneten Dosiervorrichtung für CaCO3 richtet sich nach zwei Hauptvariablen: den Eigenschaften des mineralischen Füllstoffs (beispielsweise Partikelgröße und -form, Gasdurchlässigkeit, Schüttdichte und Schüttwinkel) und der erforderlichen Dosierleistung.

Differentialdosierwaagen (LIW, Loss-in-Weight), wie in Abbildung 1 dargestellt, ermöglichen den vollständigen Einschluss des Rohmaterials und Staubs sowie eine optimale Dosierleistung, um eine hohe Qualität des Endprodukts sicherzustellen. LIW-Dosierer sind in zahlreichen Konfigurationen erhältlich, sodass Trichtergröße, Dosiereinheit und Wägebrücke auf die speziellen Materialeigenschaften, Fließeigenschaften und Fließgeschwindigkeiten des zu dosierenden Materials abgestimmt werden können.

Volumetrische vs. gravimetrische Dosierung

Die meisten Dosierlösungen lassen sich als volumetrisch oder gravimetrisch klassifizieren. Volumetrische Dosierer liefern ein bestimmtes Materialvolumen pro Zeiteinheit. Sie erfordern im Normalfall die geringste Investition, können jedoch Abweichungen in der Schüttdichte eines Materials während des Betriebs nicht erkennen und keine entsprechenden Anpassungen vornehmen. Daher eignen sich diese Dosierer in der Regel bei rieselfähigen Materialen mit gleichbleibender Schüttdichte, beispielsweise Granulate, sowie für Anwendungen, bei denen eine garantierte Dosiergenauigkeit nicht entscheidend für den Betrieb ist.

Bei der gravimetrischen Dosierung wird trockenes Schüttgut mit konstantem Gewicht pro Zeiteinheit in einen Prozess dosiert. Der gravimetrische Dosierer ermöglicht eine bessere Nachverfolgung des Dosierprozesses durch eine Rückmeldungsschleife, die Gewicht und Geschwindigkeit misst. Damit lässt sich das tatsächliche Gewicht des dosierten Materials sekundengenau messen.

Auswahl des Trichters

Sobald Größe und Typ des Dosierers festgelegt wurden, wird ein Trichter mit geeigneter Form und Größe ausgewählt. Der Trichter muss die korrekte Menge des Füllstoffs aufnehmen, um eine kontinuierliche Kunststoffaufbereitung zu ermöglichen. Trichter sind in zylindrischen, asymmetrischen und symmetrischen Formen und in Größen von einem Liter bis zu mehreren Hundert Litern erhältlich.

Der Dosiertrichter wird auf der Basis des Nachfüllbedarfs der Dosierung und des vor Ort verfügbaren Raums ausgelegt. Als allgemeine Faustregel für die Berechnung der geeigneten Größe gilt: 12 Trichternachfüllungen pro Stunde, mit einem maximalen Trichterfüllstand von 80 % des Trichtervolumens.

Calciumcarbonat neigt dazu, sich in Trichtern zu verdichten und kann Engstellen oder Brücken bilden, die ein freies Fließen verhindern. Fließhilfevorrichtungen, die Vibrationen zwischen den Partikeln erzeugen wie der ActiFlow® von Coperion K-Tron, sollten in Erwägung gezogen werden. Sie gewährleisten ein vorhersagbares Fließverhalten, indem sie die Bildung von hochdichten Materialzonen innerhalb des Trichters verhindern. Außerdem kann dieser Ansatz dazu beitragen, den Bauhöhenbedarf zu verringern und Reinigungsprobleme zu eliminieren, da keine mechanischen Rührwerke im Trichter erforderlich sind. Für extrem kohäsive Materialien sind mechanische Rührwerke erhältlich.

Dosiervorrichtungen

Dosiervorrichtungen variieren in Abhängigkeit von dem zu dosierenden Schüttgut: Einfachschneckendosierer oder Bulk Solid Pumps™ (ein patentiertes Produkt von Coperion K-Tron) für rieselfähige Pulver und Granulate, Doppelschneckendosierer für schwer zu verarbeitende Pulver (Abbildung 2), Vibratordosierer für Fasern und bröckelige Materialien.

Auch wenn ein Einfachschneckendosierer mit rieselfähigem CaCO₃ funktionieren mag, wird im Allgemeinen ein Doppelschneckendosierer empfohlen, um ein zuverlässiges Ergebnis zu erhalten. Zahlreiche Schneckenausführungen sind erhältlich, und die Auswahl richtet sich nach der Fließgeschwindigkeit und den Eigenschaften des mineralischen Füllstoffs.

Schlussfolgerung

Da der Einsatz von Calciumcarbonat in der Kunststoffaufbereitung so weite Verbreitung findet, ist es wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, wie stark der Erfolg der Gesamtanlage von den verwendeten Dosierlösungen abhängt. Die richtige Wahl des geeigneten Dosierers ist keine triviale Aufgabe. Eine Reihe von Variablen beeinflusst das Fließverhalten dieser häufig schwer zu verarbeitenden Pulver, und der Return-on-Investment einer Compoundieranlage hängt unmittelbar davon ab.