Tuning für die Plastifiziereinheit

Auch wenn in der Regel Hunderte Tonnen von Kunststoff durch eine Plastifiziereinheit laufen können, so bleiben Schnecken und Zylinder Verschleissteile, deren Austausch bisweilen ansteht. Hier kann Maxi Melt als Ausrüstungsspezialist bei der anwendungsfokussierten Performance-Steigerung durch Hochleistungsschnecken punkten.

Leistungssteigerung durch Alternativkonzept
Die Maxi Melt-Schnecke besitzt – anders als die 3-Zonen-Schnecke – eine innovative Geometrie. Der wesentliche Unterschied ist der Verzicht auf eine Kompressionszone zwischen Einzugs- und Meteringzone. So wird die Gangtiefe reduziert und damit das aufschmelzende Kunststoffgranulat gezielt unter Druck gesetzt. Das erhöht die Reibung und Scherung im Granulat-Schmelze-Gemisch und das Aufschmelzen wird beschleunigt.

Über die gesamte Länge verläuft ein gleichförmig konischer Kern mit einem Gewinde, dessen Steigung über die Schneckenlänge variiert. Die Kernkonizität folgt der Volumenreduktion während das Kunststoff-Granulat schmilzt. Da sie gleichmässig mit einer niedrigen Kompressionsrate über die gesamte Schneckenlänge verläuft, werden sowohl zu kalte, als auch überhitzte Schmelze vermieden, die zu Ablagerungen führen können. Die insgesamt zur Verflüssigung notwendige Wärme wird analog zur 3-Zonen-Schnecke sowohl über die Zylinderheizung von aussen, als auch über die im Kunststoff mechanisch erzeugte Scher- und Knetwärme zugeführt. Jedoch werden die Knet- und die Scherwärme durch die Veränderung der Gewindesteigung und die Definition der Radien am Übergang vom Schneckenkörper in den Gewindegang gesteuert. In gewissen Grenzen kann durch die Gangsteigung auch die Länge des Gewindeganges variiert werden. Dadurch kann im Nachrüstfall die Leistung einer Plastifiziereinheit mit einem üblichen 20:1- oder 22:1-L/D-Verhältnis dem einer Bar riereschnecken-Plastifizierung angenähert werden, ohne grundsätzliche und teure Änderungen am Plastifizieraggregat vornehmen zu müssen.

Performance-Vorteile in vier Anwendungsklassen
Die Maxi Melt-Schnecken, mit variabler Steigung und konischem Kern, sind in verschiedenen Basisauslegungen verfügbar, aus denen anwendungsspezifisch Spezialausführungen abgeleitet werden können.

• Maxi Melt Präzision: Schnecken mit niedriger Kompression, einer langen Übergangszone und einem «Pineapple»- Mischteil.
• Maxi Melt Pack: Schnecken für den Spritzguss von dünnwandigen Produkten, bei denen insbesondere eine gute Homogenisierung und eine gleichmässige Farbstoff-Verteilung erforderlich sind. Hier wurden zwei hintereinander positionierte Mischer nach dem «Madock» und dem «Pineapple»-Layout kombiniert. 
• Maxi Melt Ultra: Schnecken zur Verarbeitung hochviskoser Kunststofftypen, z. B. mit einem MFI von 0,2 bis 0,8 g/10 min – bei herkömmlichen Schnecken müssten sie zur Vermeidung von Überhitzungen langsamer plastifiziert werden.
• Maxi Melt Spezial: Layoutdaten können auf spezifische Kundenanforderungen abgestimmt werden, zum Beispiel auf die Verarbeitung von Sonderwerkstoffen wie Keramik, PVC oder wenn die Zykluszeit reduziert werden soll

Anwender Centroplast bestätigt das Konzept
Der italienische Pflanztopf-Hersteller Centroplast SRL in Montecarlo bei Lucca setzt Maxi Melt-Schnecken ein. Dort konnte das eingesetzte PE- und PP-Regenerat mit üblichen 3-Zonen-Schnecken nur mit einem inakzeptablen Ausschussanteil verarbeitet werden. In drei Schritten konnten die Probleme gelöst werden.

Der erste Schritt war die Umstellung auf die «Präzisions»-Schnecke. Der Aufschmelzprozess wurde optimiert, der Plastifizierprozess wurde stabiler, Überhitzung und Abbau wurden reduziert. Die Maxi Melt-Schnecke schmilzt das Granulat schneller auf, sodass es länger und intensiver homogenisiert wird. Das äussert sich ausserdem in einem geringeren Energieeinsatz beim Plastifizieren, wie zahlreiche Versuchsreihen belegen. Der zweite Schritt war die Umstellung auf die «Pack»-Schnecke mit zwei Mischelementen. Das verbesserte distributive Mischen der Pigmente steigerte insbesondere die optische Qualität der Blumentöpfe.

Der dritte Optimierungsschritt war die Umstellung auf die «Extreme»- Schnecke (neu entwickeltes Profil mit auf 10 D verlängerter Mischzone). Die zusätzlichen Gewindestege im Schneckengang erzeugen im vorderen Schneckendrittel bei der Polymerschmelze eine zusätzliche Scherströmung nach dem Barriereprinzip. Das verbessert sowohl die Verteilung der Pigmente- als auch der unterschiedlichen Kunststoffanteile in der Recyclingschmelze Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Schwankungsbreite der Plastifizierzeit von 5,4 Sekunden sank für gemischtes Recyclingmaterial auf 0,27 Sekunden (+/– 2,5 %). Auch die Ausschussrate durch unzureichend gefüllte oder überfüllte Blumentöpfe sank auf nahezu null. Ein positiver Nebeneffekt: Die optische Oberflächenqualität der Blumentöpfe konnte nochmals deutlich gesteigert werden