Optimale Spezifikationen von marktüblichen Tanksystemen der Hotmelt-Technologie sind weitestgehend bekannt. In Volumen von 1 bis 12 kg, ausgelegt mit mehreren Heizzonen, wird das Material schonend geschmolzen und durch Zahnradpumpen und beheizte Materialschläuche zu den Modulköpfen und den Düsen transportiert. Moderne Schmelzsysteme ermöglichen zudem eine homogene, großflächige Aufheizung der Werkstoffe. Durch optimierte Ablaufflächen unterstützen sie einen gleich bleibenden Abfluss des Hotmelt.
Um unnötige Heizphasen auszuschließen, verfügen modere Tanksysteme über Wochenzeitschaltuhren, Stand-by-Einstellungen für die Temperatur und einen direkten Datenaustausch mit Handlingsystemen. Automatisierte Trockner- und Nachfüllsysteme regeln darüber hinaus eine unnötige Überfüllung der Tankeinheiten.
Extruder für hohe Ansprüche
Dennoch gibt es in der Verarbeitung von Hotmelt-Werkstoffen wesentliche Funktionen, die mit einem Tankgerät nicht umgesetzt werden können. Und gerade hier bietet der Einsatz von Extrudern Möglichkeiten, die hohen Qualitätsansprüche einer modernen Fertigung zu erfüllen. Die Vorteile eines Extruders liegen in der Verarbeitung unterschiedlichster Werkstoffe, in gezieltem Melt-on-Demand ohne unnötige Heizphasen, verkürzten Zeiten beim Materialwechsel und einer Vereinfachung von Wartung und Service.
Die Anforderung, Extruder speziell für die Verwendung von Hotmelt-Werkstoffen zu nutzen, ist nicht neu. Gerade die Materialspezifikationen im Bereich thermischer Stabilitäten erfordern ein schonendes Aufschmelzen.
Viele Hotmelts verändern ihre Eigenschaften bereits nach zehn bis sechzehn Stunden. Das bedeutet, dass es zu Veränderungen im Gefüge der Werkstoffe kommen kann. Verfärbung der Materialien und der Beginn leichter Verbrennungen innerhalb der Schmelze sind die ersten Indikatoren dieses Prozesses.
Tankanlagen oder Extruder?
Die Wirkweise eines Extruders unterscheidet sich wesentlich von der einer Tankanlage. Das Material wird im Einfülltrichter bei Raumtemperatur vorgetrocknet gelagert und zur Verarbeitung bereitgestellt. So ist eine thermische Belastung des Materials – auch in kurzen Produktionspausen – gerade im Vorratsbereich ausgeschlossen. Selbstverständlich werden die Mengen über Füllstands- und Drucksensoren kontrolliert und können automatisch über den Druck und die Fördergeschwindigkeit gesteuert werden.
Zudem stellt der Extruder eine sichere Methode dar, das Material im Produktionsprozess dem Stress einer Erhitzung so kurz wie nur möglich auszusetzen. In der Materialschnecke wird das Hotmelt gefördert. In verschiedenen Zonen werden die Werkstoffe gewalkt und somit erwärmt.
Extruder werden in drei unterschiedliche Bereiche aufgeteilt: Die Einzugszone, die Umwandlungszone und die Ausstoßzone. Die zusätzliche Erhitzung von außen in allen drei Zonen steuert einen homogenen Anstieg der Temperatur. Eine gekühlte Rückstromsperre verhindert zudem, dass bereits geschmolzenes Material in den Vorratsbereich zurückfließen kann. Wochenzeitschaltuhren und Stand-by-Modi runden die Überwachung des Schmelzprozesses ab.
Unterschiedlichste Werkstoffe
Grundsätzlich bietet der Einsatz der Extruder-Technologie aber nicht nur die Möglichkeit, Hotmelt-Werkstoffe zu verarbeiten. Durch seinen grundlegenden technischen Aufbau und das Design der Schneckentechnologie ist auch die Verarbeitung unterschiedlichster Werkstoffe möglich. Den materialtypischen Grunddaten entsprechend können in Extrudern auch Polyester, EVAs, Polyoefine und Polyamide verarbeitet werden.
Bestimmende Kriterien sind die Schmelztemperatur und der Verarbeitungsdruck. Allerdings empfiehlt sich in jedem Fall eine vorhergehende Rücksprache mit den jeweiligen Herstellern.
Das Material wird in einen trichterförmigen Speicher gefüllt, der mit einem Schauglas abgedeckt werden kann. Der Vorratsbehälter und das Material werden so vor Luftzirkulation, Staub und Feuchte geschützt. Das Granulat wird thermisch nicht belastet. In Absprache mit dem Anlagenhersteller kann die Granulatform differieren. Grundsätzlich muss sie aber rieselfähig sein.
Brillanz von Farben und Qualität der Werkstoffe
Durch die ausbleibende thermische Belastung im Vorratsbehälter ist gerade auch die Verwendung farbiger Werkstoffe möglich. Die sonst häufig vorkommende Verfärbung des Hotmelt in Tankanlagen unterbleibt und die Brillanz der Farben lässt während der gesamten Produktion nicht nach. Um eine durchgängig hohe Qualität der Werkstoffe in Bezug auf den Feuchtegrad und die Rieselfähigkeit sicherzustellen, verfügen moderne Extruder über Füllstandsüberwachungssysteme und automatische Nachfüllsysteme mit integrierten Trocknungsbereichen. Dieser automatisierte Arbeitsschritt unterstützt die gleich bleibende Qualität der Rohstoffe und damit auch der Endprodukte.
Materialwechsel, Verarbeitung und Dosierung
Mit der Verwendung farbiger Werkstoffe in einem Extruder geht auch eine einfache Handhabung des Materialwechsels vonstatten. Im Gegensatz zu Tanksystemen entfällt die aufwändige Reinigung des Tankbereiches und der Zahnradpumpe. Nach der Entnahme des nicht mehr benötigten Werkstoffes am unteren Ende des Trichters wird der neue Werkstoff eingefüllt. Somit fallen auch aufwändige Reinigungs- und Wartungsarbeiten in diesem Bereich nicht an. Die Auswahl der Vergusswerkstoffe bestimmt im Wesentlichen die Auslegung der Schnecken sowie deren Geometrie. Zudem sind die Temperaturführung im Extruder und die Schneckendrehzahl verantwortlich für die Ausbringmenge.
Extruder für die Verarbeitung von Hotmelt-Produkten arbeiten bis zu einem Druckbereich von maximal 50 bar bei einer Schmelztemperatur bis zu 245 °C. Die Ausbringmengen liegen zwischen 2 kg/h und 35 kg/h. Die Förderung des geschmolzenen Materials endet in einem beheizten Reservoir, das hohe Fördermengen überbrücken kann und zudem einen konstanten Materialdruck sicherstellt. An dieses Resevoir können direkt Dosier- oder Volumendosierköpfe angeschlossen werden. Um jedoch ein Höchstmaß an Modularität sicherzustellen, ist auch die Verbindung von Extruder und Volumendosierköpfen durch maximal vier Heißleimschläuche möglich.
Sven Höppner
(hb)
