Hygroskopische Kunststoffe wie PET, PA, TPU, ABS oder PC müssen vor dem Spritzgießen oft auf eine definierte Restfeuchte getrocknet werden, was mit Heißluft zeit- und energieintensiv sein kann. Auf der K gibt es mit dem Infrarot-Drehrohr B.IRD 5 eine praxistaugliche Alternative.
Bisher werden Polymere vor ihrer Verarbeitung für eine Tiefentrocknung häufig in Silos und Trichtern mit Trockenluft beaufschlagt, wobei typische Prozesszeiten bei 2-8 h liegen, weiß die B.IRD Machinery Stricker GmbH aus Aachen zu berichten. Mit dem neuen Infrarotdrehrohr-Gerät B.IRD 5 soll Verarbeitern nun eine praktikable Technik zur Verfügung stehen, die die gleichen Trocknungsergebnisse im ppm-Bereich bei Zeiten von nur 3 bis 30 min erzielt. Dies entspreche einer Zeitersparnis von 90 %. Zugleich wird bis zu 70 % weniger Energie als bei der herkömmlichen Trocknung benötigt.
Die Infrarot-Trocknung ist ein einstufiger Prozess, bei dem Granulate und inneres Wasser durch Strahlung erwärmt werden. Weder ist eine Erwärmung der Luft erforderlich noch müssen Trockenmittel für die Regeneration aufbereitet werden. Während des Prozesses diffundieren Wassermoleküle unter anderem aufgrund des hohen Temperaturgefälles schnell in den kühleren Prozessraum. Die Durchsatzleistung von B.IRD 5 für die Trocknung liegt je nach Variante in einer Bandbreite von 4 bis 100 kg/h. Die Durchsatzmenge kann mit dem nachfolgenden Verarbeitungsprozess synchronisiert werden. Mit der stetig durchmischenden Fördertechnik, der genau einstellbaren Durchlaufzeit und der exakt dosierbaren Infrarot-Leistung sei die gleichmäßige Temperierung jedes einzelnen Korns gegeben, so B.IRD Machinery. Damit erhalte die Spritzgießmaschine eine konstante Input-Qualität.
Wärmebestrahlung mit IR-Licht im Prozessraum (Foto: B.IRD Machinery)
Die Trocknungstemperaturen liegen über denen herkömmlicher Verfahren. Dies sei aufgrund der kurzen Verweilzeiten in der Wärme jedoch kein Problem und es träten keine Polymer-Schädigungen wie Oxidation oder Hydrolyse auf. Anders als in Trichtern oder Silos wirkt auf die Granulate keine Gewichtskraft, was wiederum Agglomeration vermeidet. Die im Korn vorliegende höhere Wärmemenge wirke sich zudem positiv auf den Aufschmelzprozess aus, was das Prozessfenster vergrößere.
An konkreten Bauteilanforderungen lassen sich die Vorteile der IR-Trocknung verdeutlichen: So wurde bspw. bei der Verarbeitung von PA 6 GF30 mit langen Fließwegen festgestellt, dass die spezifische Spritzdruckgrenze der eingesetzten Maschine von 2400 bar bei herkömmlicher Trocknung mit 120 °C regelmäßig überschritten wird. Würde das gleiche Material hingegen mit dem B.IRD-System mit 135 °C vorbereitet, bliebe der notwendige Einspritzdruck unterhalb der kritischen Grenze. Dies verbessert die Prozesssicherheit und ermöglicht die Fertigung komplexer Geometrien ohne Anpassung der Anlagentechnik.
Beispielhafter Wärmeverlauf für Materialtrocknung und Spritzgießen, Trockenluft- und IR-Trocknen (Abb.: B.IRD Machinery)
Ein weiterer Effekt zeigt sich bei transparentem PC. Die verkürzte Wärmestandzeit im IRD minimiert thermisch bedingte Verfärbungen. Die geringere Gelbfärbung führt zu einer verbesserten Lichtdurchlässigkeit, was insbesondere für optisch anspruchsvolle Anwendungen von Vorteil ist. Vielversprechende Ergebnisse wurden auch erzielt bei der Vorbereitung von PMMA und TPU, meldet das Aachener Unternehmen.
Schließlich soll die B.IRD-Technologie schnelle Materialwechsel vereinfachen. Die Verkürzung der Aufbereitungszeiten sowie gegebenenfalls die kurze Zeit für einen Drehrohrwechsel bei Farbumstellungen öffnen das Fenster für die flexible Auslastung von Spritzgießmaschinen.
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