Versuche bei Arburg zeigen: der neue Clarifier von Milliken spart auch Energie

Gent, Belgien – 6. Oktober 2010 – Für Kunststoffverarbeiter, die Formteile aus hochtransparentem Polypropylen herstellen wollen, gibt es nun zwei gute Gründe für die Verwendung von Werkstoffen, die den neuen Clarifier von Milliken – Millad® NX8000 – enthalten. Dieser bietet nicht nur eine beispiellose Transparenz in Blasform- oder Spritzgießteilen, sondern er trägt durch niedrigere Verarbeitungstemperaturen und kürzere Zykluszeiten nachweislich auch zu einer deutlichen Reduzierung des Energieverbrauchs bei.

In mehreren unlängst von Milliken in Zusammenarbeit mit dem führenden Spritzgießmaschinenhersteller Arburg durchgeführten Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass sich problemlos Energieeinsparungen von 20% und mitunter sogar von bis zu 35% erzielen lassen.

Milliken hat eine Reihe von Versuchen auf einer vollelektrischen Arburg-Maschine des Typs Allrounder 520 A mit einer Schließkraft von 1500 kN durchgeführt. Hergestellt wurde zu diesem Zweck eine Schublade aus zwei verschiedenen Polypropylensorten – beide mit Millad NX8000 – mit einer Schmelzflussrate (MFR) von 25 bzw. 60 g/10 min. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Verringerung der Verarbeitungstemperatur von 240 auf 200°C (bei unveränderter Kühlzeit und Zyklusdauer) zu einer Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs der Maschine und aller Zusatzgeräte um 9% geführt hat. Und da als Folge hiervon die Kühlzeit reduziert und die Zykluszeit um einige Sekunden verkürzt werden konnte, war letztendlich eine Verbesserung der Energieeffizienz der Anlage um 22% möglich. Bei einer Betriebstemperatur der Maschine von 280°C (für diese Art Material durchaus nicht ungewöhnlich) ergibt sich sogar eine Energieeinsparung von 35%.

Die durch die Reduzierung von Betriebstemperatur und Zykluszeit erzielte Energieeinsparung war deutlich höher als die zusätzliche Energie, die auf Grund der temperaturbedingt höheren Viskosität der Schmelze für das höhere Schneckendrehmoment und den höheren Einspritzdruck benötigt wurde.

In der Versuchsreihe wurde eine Schublade mit einem Gewicht von 42 g hergestellt. Produktionsläufe mit einem MFR 60-Material unter „Standard-Produktionsbedingungen“ bei 240°C benötigen Zykluszeiten von 15,5 s, bei einer Tonne Materialverbrauch ergab sich eine Gesamtenergieeinsparung von umgerechnet 81,90 € (ausgehend von einem durchschnittlichen Energiepreis in der EU von 0,1177 €/kWh). Durch die Absenkung der Temperatur auf 200°C gingen die Energiekosten auf 74,60 €/t und bei gleichzeitiger Optimierung der Zykluszeit auf 11,5 s sogar auf 63,70 €/t zurück.

„Wir wussten aus früheren Berechnungen, dass konventionelle Clarifier ein bestimmtes Minimum an Energiezufuhr – üblicherweise den Gegenwert von Verarbeitungstemperaturen über 220oC – erfordern, um die vollständige Löslichkeit und somit die geforderte Wirkung in der Endanwendung sicherzustellen“, sagt Adam Newberry, Technical Account Manager für Europa und den Nahen Osten. „Millad NX8000 weist wesentlich bessere Löslichkeitseigenschaften in Polypropylen auf und diese ermöglichen eine Verarbeitung bei niedrigeren Temperaturen.“

Durch die niedrigeren Verarbeitungstemperaturen muss weniger Wärme aus dem Formteil abgeführt werden. Dies bedeutet, dass die Kühlzeit und somit die Zykluszeit verkürzt werden kann, was wiederum eine Steigerung der Produktivität mit sich bringt. Das breitere Verarbeitungsfenster von Millad NX8000 ermöglicht nicht nur eine unmittelbare Reduzierung der Energiekosten, sondern auch des Maschinen- und Personalbedarfs. Da die Arbeits- und Produktionskosten einen wesentlichen Teil der Gesamtkosten ausmachen, kann jede Verbesserung der Produktivität zu deutlichen Einsparungen für den PP-Verarbeiter führen.

Die Allrounder 520 A ist für diese Art Tests ideal geeignet. Mit dem Modul „Energieverbrauchsmessung“ der Selogica-Steuerung ist der Maschinenbediener in der Lage, sowohl den durchschnittlichen als auch den zyklischen Energieverbrauch des laufenden Spritzgießprozesses zu messen und auszuwerten. Sobald Änderungen am Prozess vorgenommen werden, ändern sich auch die entsprechenden Energieverbrauchswerte. Diese Daten ermöglichen eine Optimierung des Stromverbrauchs der Maschine in Echtzeit und somit des Energieverbrauchs pro Formteil.

„Vollelektrische Maschinen sind grundsätzlich sparsame Energieverbraucher und so hatten wir mit der Allrounder 520 A den niedrigsten möglichen Ausgangswert für unsere Versuche,” sagt Newberry. „Eine Reduzierung der Temperatur bei dieser Maschine hat prozentual gesehen eine stärkere Auswirkung auf den Gesamtenergieverbrauch als bei einer hydraulischen Maschine, da der Heizenergiebedarf bei einer vollelektrischen Maschine einen größeren Anteil des Gesamtenergieverbrauchs ausmacht. Aber in absoluten Zahlen gerechnet dürften die Energieeinsparungen und Produktivitätsverbesserungen für alle Maschinentypen in der gleichen Größenordnung liegen.“

Ein neuer Standard für Verarbeitungsbedingungen

Milliken bietet mit Millad NX8000 die Möglichkeit, die Standard-Verarbeitungsbedingungen zu ändern, um den Energieverbrauch zu optimieren ohne hierfür Einbußen bei der Produktqualität hinnehmen zu müssen. „Manche Verarbeiter haben möglicherweise eine Mindestverarbeitungstemperatur für alle Maschinen in ihren Produktionsstätten vorgeschrieben, da sie sich der Temperaturabhängigkeit der bislang eingesetzten Clarifier bewusst sind“, sagt Newberry. „Wenn die Schmelze nicht eine bestimmte Temperatur erreicht, kann das Formteil eine gewisse Trübung aufweisen und optisch hinter den Erwartungen zurückbleiben. Das hat schon in unzähligen Werken dazu geführt, dass die Produktion unter nicht optimalen Bedingungen stattfindet.“

„Aber mit Millad NX8000 stehen wir vor einem Paradigmenwechsel. Indem sie die Produktion auf Materialien mit diesem Zusatzstoff umstellen und so die bisherige Temperaturabhängigkeit eliminieren, können sich die Unternehmen nun darauf konzentrieren, ihre Prozesse für eine Mindesttemperatur und Mindestzyklusdauer zu optimieren – und dies mit der absoluten Gewissheit, dass sie weiterhin Teile mit optischen Eigenschaften produzieren können, die bislang nur in Hochtemperaturanwendungen möglich waren.”

„Ich denke, dass diese Entwicklung ein Zeichen unserer Zeit ist,” fast Newberry zusammen. „Es geht überall in der Welt immer häufiger darum, Energie zu sparen – von Maschinenherstellern wie Arburg mit seinen flexibel einstellbaren vollelektrischen oder Hybrid-Spritzgießmaschinen über Verarbeiter bis hin zu Endverbrauchern, die zunehmend Wert auf nachhaltigere Prozesse und Endprodukte legen. Millad NX8000 ist die jüngste Errungenschaft, um diese Ziele zu erreichen.”

Milliken arbeitet inzwischen direkt mit Verarbeitern zusammen, um ihnen zu helfen, das Energieeinsparpotenzial des neuen Additivs zu maximieren, damit sie einerseits ihre Energiekosten senken und andererseits PP-Teile mit einer bislang nicht gekannten Transparenz produzieren können. Die Ergebnisse der Zusammenarbeit wurden in nachfolgenden Feldversuchen bei verschiedenen Weiterverarbeitern – mit unterschiedlichen Maschinen und Formteildesigns – bestätigt, als ebenfalls deutliche Energieeinsparungen und Zykluszeitverbesserungen erzielt werden konnten.

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