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Neue Fallstudie: Absaugung und Filterung von Aerosolen an Extruderanlagen
Neue Fallstudie
Produktion von Kunststoffgranulaten
Kunststoffe begegnen uns überall im Alltag und sind in unserem Leben derzeit nicht mehr wegdenkbar. Sie sind in Kinderspielzeug, im Auto oder als Gehäuse in der Elektrotechnik zu finden. Dabei werden den Kunststoffen vielseitige Eigenschaften abverlangt. Moderne Kunststoff-Maschinen und -Verfahren sind in der Lage, Produkte für unterschiedlichste Anwendungen herzustellen, z.B. auf der Basis modifizierter Rohstoffe.
Bei der Herstellung von Kunststoffgranulaten ist es unvermeidlich, dass bei Einsatz verschiedener Zusätze Schadstoffe als Aerosole in die Luft der Produktionshalle abgegeben werden.
Die erste Emissionsquelle ist der Zeitpunkt des Austrittes der Kunststoffstränge aus dem Schmelzkopf. Je nach Schmelzkopfgröße entweichen diese Aerosole in unterschiedlich großer Menge auf Grund der Thermik nach oben in die Produktionsstätte und verteilen sich. Sie sind optisch erkennbar als Nebel und olfaktorisch an der Geruchsbelästigung.
Die zweite große Quelle ist der Eintritt der heißen Kunststoffstränge ins Wasserbad, denn dieser schlagar tige Abkühlungsprozess führt zum Verdampfen eines Wasseranteils im Moment des Eintrittes und zu einem Mitreißen von Kunststoff-/Additivteilchen in die Luft der Produktionsstätte.
Als dritte Emissionsquelle, wenn auch von untergeordneter Bedeutung, treten Gehäuseundichtigkeiten der Extruder hinzu, die beim Extrudiervorgang entstehenden Aerosole bereits in die Produktionsluft abgeben.
Eine weitere Exposition von Schadstoffen ist bei der Ablagerung der Anfahrbrocken zu erkennen. Da sie aufgrund der unbestimmbaren Materialeigenschaften nicht weiterverarbeitet werden können, lässt man sie häufig als „Abfall“ einfach am Hallenboden oder auch in Wasservorlagen auskühlen, ihr „Ausdampfen“ trägt zur Belastung der Hallenluft mit bei.
Verfahren zur Herstellung von Basiskunststoffen
Basiskunststoffpulver wie PE, PP werden mittels Dosiersystem samt den für die Applikation relevanten Additiven direkt oder über einen Mischer in den Extruder dosiert. Im Extruder wird das Rohstoffgemisch in einem physikalischen Mischprozess modifiziert und unter hohem Druck sowie Temperatur plastifiziert. Nach Austritt aus dem Schmelzkopf werden die Kunststoffstränge in einem Wasserbad abgekühlt und danach durch Messer zu Granulat zerkleinert. Diese Granulate werden dann für die Weiterverarbeitung bereitgestellt.
Additive
Viele Kunststoffe sind in ihrer Ausgangsstruktur sehr hart und unelastisch. Um sie für ein breites Anwendungsgebiet verwendbar zu machen, werden Additive als Zusatzstoffe zugesetzt. Als wichtigste Gruppe der Additive werden Phthalate als „Weichmacher“ genutzt. Sie wirken wie ein „Schmiermittel“ zwischen den Molekülen und dienen der Erzielung unterschiedlicher Eigenschaften der Kunststoffe wie z.B. Elastizität, Sprödigkeit, Flammschutz. [Häufig eingesetzte Phthalate sind z.B. DEHP, DBP, DINP, DOP, BBP u.v.a..]
Aerosole
Sie sind ein Gemisch aus festen und/oder flüssigen Schwebeteilchen und einem Gas oder Gasgemisch wie Luft. Die Schwebeteilchen werden auch Aerosolpartikel genannt. Ein Aerosolgemisch ist ein dynamisches System und unterliegt Änderungen durch Kondensationsvorgänge von Dämpfen an vorhandenen Partikeln, Verdampfen flüssiger Bestandteile und Koagulation kleiner Teilchen zu großen. Die Zusammensetzungen und Größen von Partikeln im Gas können sehr unterschiedlich sein. Die Durchmesser liegen in einem Bereich von wenigen Nanometern bis in den mittleren Mikrometerbereich.
Anfahrbrocken
Wird eine neue Materialmischung in den Extruder gegeben, vermischt sich diese zuerst mit den Resten der Mischung, die sich noch im Extruder befindet. Diese erste Misch-Charge ist für die nachliegenden Produktionsstufen unbrauchbar, der entstandene Extruderstrang wird als „Anfahrbrocken“ bezeichnet und ist Abfall.
Aufgaben für eine neue Lösung
Die Aufgabe bestand darin, ein geeignetes Filtersystem zur Abscheidung der Aerosole zu finden. Das Gesamtkonzept sollte neben dem Filtersystem öldichte Verrohrungen und flexible Erfassungseinrichtungen, welche die Aerosole optimal erfassen, berücksichtigen.
Der Wartungsaufwand sollte reduziert werden und die Filterelemente nach Reinigung wieder verwendbar sein.
Darüber hinaus wurde im speziellen Fall vom Kunden ein Systemlieferant gewünscht, der Engineering, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme und Service aus einer Hand anbot und außerdem in der Lage war, die Lösung auf Basis eines kundenseitigen Lastenheftes nach Werksnorm zu etablieren.
