Aufbereitung und Granulierung von Hart-PVC

In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde das Entstehen von PVC aus Vinlychlorid (VC) zum ersten Mal beschrieben. Um 1928 begann in den USA und 1930 in Deutschland die Grossproduktion von PVC. Nach dem 2. Weltkrieg war es bereits der meistproduzierte Kunststoff. Mit einem Chlorgehalt von 56,7% der molaren Masse ist PVC ein willkommenes Koppelprodukt in der Chlorproduktion. Aufgrund des niedrigen Anteils an Kohlenwasserstoff-basierten Bestandteilen weisen PVC-Werkstoffe vergleichsweise günstige Energiebilanzen und CO2-Fussabdrücke auf.

Im Brandfall oder bei der thermischen Entsorgung und Verwertung können salzsäure- oder gar dioxinhaltige Substanzen freigesetzt werden. Aufgrund der entsprechenden Konsequenzen für die Umwelt, hat sich die PVC-Industrie durch Programme wie „Vinylplus“ mehrheitlich auf langlebige Produkte fokussiert. Die konsequente Substitution von schwermetallhaltigen Additiven wurde zügig umgesetzt, und die Industrie hat sich zum Vorreiter des werkstofflichen Recycling entwickelt. NGOs wie „The Natural Step“ begleiten und überwachen diese Selbstregulierung und verleihen ihr Glaubwürdigkeit. Der PVC Gesamtmarkt wächst weiterhin mit 5-6 % pro Jahr (CAGR).

Typische Anwendungen

Durch gute mechanische, elektrische und optische Eigenschaften und die hervorragende chemische Beständigkeit lässt sich Hart-PVC in vielen Bereichen vorteilhaft einsetzen. So werden im Apparate- und Maschinenbau Druckleitungsrohre, Rohrverbinder, Fittinge, Lüfter, Lüftungskanäle, Armaturen, Pumpen, Behälter für die chemische Industrie und Auskleidungen aus Hart-PVC (PVC-U) hergestellt. Für Anwendungen im Bauwesen seien ausserdem Abwasserrohrleitungen, Dachrinnen, Regenfallrohre, Gasrohre, Drainagerohre, Fensterprofile, Fassadenelemente, Lüftungsschächte, Blendschutzzäune genannt. In der Elektrotechnik werden Isolierrohre, transparente Abdeckungen für Verteilerkästen, Gehäuse, Kabelführungskanäle und die altehrwürdigen Schallplatten aus Hart-PVC hergestellt. In der Verpackungsindustrie sind es diffusionsdichte Öl- und Flüssigkeitsflaschen wofür der Werkstoff eingesetzt wird. Zur Herstellung all dieser Gegenstände stellen BUSS Compoundieranlagen durch die Hart-PVC Compoundierung die nötige Basis.

Anforderungen an die Hart-PVC Compoundierung

Das Aufbereiten von Hart-PVC erfolgt in der Regel über einen Heiss-/Kühl-Mischvorgang in der Pulverphase. Anschliessend wird auf dem Buss Ko-Kneter für alle Verarbeitungsprozesse, bei denen Granulate benötigt werden, wie z. B. das Spritzgiessen, compoundiert. Sind hohe Zuschlagstoffanteile oder spezifische Qualitätsanforderungen gefragt, wird ebenfalls dieses zweistufige Verfahren eingesetzt. Bei einfacheren Rezepturen kann ein Verarbeiten aus der Pulvervormischung ausreichen. Die Anforderungen an das Hart-PVC Compoundieren können wie folgt beschrieben werden: Das pulverförmige Dryblend, das neben dem PVC Resin weitere Rezepturanteile wie Stabilisatoren, Additive, Füll- und Verstärkungsstoffe sowie Flammschutzmittel enthält, muss dispersiv und distributiv intensiv in der Compoundiermaschine vermischt, geliert und aufgeschlossen werden. Dabei sind wohldefinierte Temperaturgrenzen einzuhalten.

Der BUSS Ko-Kneter kann sein Stärkenprofil mit uniformen, moderaten und im Bedarfsfall anpassbaren Schergeschwindigkeiten ausspielen. Compoundiervorgang und Druckaufbauschritt werden durch ein zweistufiges System konsequent getrennt und optimiert. Niedrige spezifische Energien bei intensivsten Mischvorgängen, volumetrische Scale-up Vorgänge und höchste Verfügbarkeit durch breite Operationsfenster verdeutlichen die Compoundiertechnologie- und Marktführerschaft bei der Hart-PVC Compoundierung seit Beginn der Massenproduktion Mitte des 20. Jahrhunderts.

Fensterrahmen aus PVC-U demonstriert die Einsatzmöglichkeiten von PVC-Granulat nach der Hart-PVC Compoundierung.

Typisches Anlagenlayout für die Hart-PVC Compoundierung

Typisches Anlagenlayout für ein Hart-PVC Compoundiersystem

Vorteile der BUSS Compoundier-Technologie für die Aufbereitung von Hart-PVC

  • Gleichförmige, moderate Scherraten
    Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen in der Compoundiermaschine bei tieferen Temperaturen, während nur die erforderliche Scherenergie für die anliegende Verfahrensaufgabe eingeleitet wird. Die enge Scherratenverteilung, im Vergleich zu alternativen Systemen, gewährleistet gleichförmige Scherverläufe für jedes einzelne Partikel. Dies führt zu einer hochwertigen Aufbereitung bei geringerer Energieeinleitung.

  • Präzise Temperaturführung
    Der BUSS Ko-Kneter erlaubt eine präzise Temperaturführung aufgund einer kontrollierten Energieeinleitung und gleichförmigen, moderaten Scherraten, sowie deren Temperaturüberwachung durch Thermoelemente, die in von Polymer umgebenen, hohlgebohrten Knetbolzen an relevanten Positionen entlang des Verfahrensteils montiert sind.

  • Intensives distributives Mischen
    Der BUSS Ko-Kneter gewährleistet ein intensives verteilendes Mischen, da die Überlagerung von Rotation und Axialbewegung der Misch- und Knetschnecke Dehnströmungen bewirkt sowie eine grosse Anzahl an Scheroberflächen und dabei ein kanalübergreifendes Mischen erzeugt.

  • Hohe Füllgrade erzielbar
    Die BUSS Technologie der Compoundiermaschinen erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 90%, durch das Aufteilen auf 2-3 Zuführpositionen, nutzen von Einspeiseorganen wie Seitenzuführschnecken, gravimetrischer Zuführung von Füllstoffen, Rückwärtsentlüftung und einer hervorragenden Fördereffizienz. Die moderaten Scherraten des Ko-Kneters erlauben eine mühelose Handhabung der hohen Viskositäten, die bei hohen Füllstoffgraden entstehen.

  • Niedrige Prozesstemperaturen
    Die getrennte Ausführung  des Compoundierens im BUSS Ko-Kneter und des Druckaufbaus in der Austragseinheit erlaubt ein Aufbereiten bei niedrigen Drücken und tiefen Temperaturen. So kann durch die Konfiguration anwendungsspezifischer Schneckengeometrien in jeder Prozesszone ein optimiertes Temperaturprofil sichergestellt werden.

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