Masterbatch produktiver produzieren

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1 A N W E N D E R B E R I C H T Weißkirchen/ Traun - Österreich und Schweinfurt Deutschland / Juli 2011 Foto: Deifel / Schweinfurt Abb.1: Farben bestimmen die Tätigkeit des Traditionsunternehmen Deifel in Schweinfurt. Rund 70 Prozent des Umsatzes entfallen auf Masterbatches für die Kunststoffeinfärbung, der Rest auf Farbpigmente für Kunstharzanwendungen, pulverförmig verarbeitete Thermoplaste, sowie den Künstlerbedarf. Masterbatch produktiver produzieren Es müssen schon eine Reihe von starken Argumenten zusammenwirken, um ein Familienunternehmen mit 90 Jahren Erfahrung in der Farbenkonfektionierung zu überzeugen, eine seiner bewährten Produktionsmethoden für Kleinmengen in Frage zu stellen und ein alternatives Verfahren aktiv zu testen. So geschehen, beim Masterbatch-Spezialisten Deifel in Schweinfurt. Dort wurde eine neue Unterwasser- Granulieranlage des oberösterreichischen Herstellers ECON den traditionell

2 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 2 eingesetzten Strang-Granulieranlagen gegenüber gestellt und im harten Produktionsalltag verglichen. Sechs Monate nach Inbetriebnahme und nach rund 170 kundenspezifisch abgewickelten Fertigungsaufträgen und unterschiedlichsten Trägermaterialien hat die Anlage ihre Bewährungsprobe bestanden und ihre Vorteile deutlich ausgespielt. Ein Situationsbericht gibt Einblick in die Details. Die individuelle Einfärbung von Kunststoff ist ein Thema der Kunststoffverarbeitung, seit es Kunststoffe gibt, vor allem seit die thermoplastischen Kunststoffe ihren Siegeszug angetreten haben. Weitaus überwiegend werden dafür heute so genannte Masterbatches eingesetzt. Der Name Masterbatch stammt der Legende nach aus der Zeit, in der der Master für Rezepturen von bestimmten batches, d.h. Chargen verantwortlich war, bei denen besonders wertvolle und teure Zusatzstoffe eingemischt wurden. Die Herstellung von Farb-Masterbatches entspricht genau dieser Klassifizierung, denn genau dosierte Farbpigment-Mischungen werden mit Kunststoff vermengt und in gut weiterverarbeitbare Batches überführt. Im konkreten Fall sind die dafür verantwortlichen Master, die Spezialisten des unterfränkischen Traditionsunternehmens Deifel GmbH. Seit 1975 sind dort Farbmasterbatche für die Kunststoffverarbeitung im Produktionsprogramm und nehmen aktuell einen Umsatzanteil von ca. 70 Prozent ein. Der Rest sind Farbpigmente für Kunstharzfarben, zur Einfärbung von pulverförmigen Kunststoffmaterialen, z.b. für das Rotomolding, aber auch Pigmente für die künstlerische Verwendung. Das gesamte Spektrum des Regenbogens aber in kleinen Mengen Der Lebensstil des modernen Menschen ist zu einem wesentlichen Anteil vom Streben nach Individualität bestimmt. Der Farbgebung von Umgebungsräumen und Gebrauchsartikeln kommt damit entscheidende Bedeutung zu, nicht zuletzt auch durch die Möglichkeiten, die der Werkstoff Kunststoff in diesem Zusammenhang bietet. Als Folge davon findet sich wirklich jede Nuance des Regenbogenspektrums im Rezepturbuch eines Farbenherstellers (Abb.1). Das gilt ganz besonders für einen Farbenspezialisten vom Zuschnitt einer Firma Deifel, die auf 90 Jahre Erfahrung im Umfang mit Farben zurück blicken kann. Sonderfarben einzustellen und kleine bis mittelgroße Mengen von Farbkonzentraten innerhalb kürzester Zeit herzustellen und dabei flexibel auf die Kundenbedürfnisse zu reagieren, definiert das Deifel-Geschäftsmodell reproduzierbar vorhandene Farbrezepturen, rund 5000 Einzelaufträge pro Jahr mit einer durchschnittlichen Chargengröße im Bereich von 25 bis 50 kg sind eine stolze Bilanz, stellt aber

3 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 3 höchste Anforderungen an die Flexibilität der 45-köpfigen Deifel-Belegschaft und ebenso hohe Ansprüche an die eingesetzte Maschinentechnik. Unterwassergranulierung bringt Produktivitätssprung Traditionell heißt Masterbatch zu produzieren, einen hohen Anteil an Farbpigmenten und Zusatzstoffen, wie UV-Stabilisatoren, mit einem Restanteil an Trägermaterial (Kunststoff) zu einem homogenen Konzentrat zu vermischen. Dazu werden überwiegend Doppelschneckenextruder eingesetzt, die je nach typischer Chargengröße und verarbeitetem Kunststoffspektrum entweder mit einer Stranggranulieranlage oder einer Unterwassergranulierung kombiniert sind. Dazu Deifel Geschäftsführer und Produktionsleiter Michael Schäfer: Wir haben in unserer Produktion acht Extrusionsanlagen unterschiedlicher Größen bzw. Durchsatzleistungen. Bis zur Lieferung der ECON-UWG waren alle acht Extruder mit je einer Strang-Granulieranlage gekoppelt, die wir durch die Erfahrung unserer geschulten Mitarbeiter auf hohem Niveau produktiv betreiben konnten bzw. können. Mit der Lieferung der ECON EUP 50, die auf eine Durchsatzleistung von rund 75 kg, je nach verarbeiteter Rezeptur, ausgelegt ist, hatten wir die Möglichkeit für einen direkten Vergleich mit einer alternativen Granuliertechnik, und zwar an zwei gleich großen Extrudern (Abb.3). Gleich vorweg gesagt, der Produktivitätsvergleich ging klar zu Gunsten der Unterwassergranulierung aus. Dieser Vorteil begründet sich in erster Linie durch die kürzere Anfahrprozedur, den rund 60 Prozent geringeren Anfahrausschuss und vor allem in der reinigungsfreundlichen Ausführung der Schneidkammer und des Granulattrockners. Gerade der letzte Punkt ist für uns als Kleinmengenerzeuger von größter Bedeutung. Denn bei der Unterwassergranulierung müssen wir zum Produktionsstart keine Extrudat-Stränge mehr durch ein Kühlbecken führen und anschließend im Stranggranulator einfädeln, sondern nach dem Spülen der Lochplatte nur noch die Granuliereinheit an die Lochplatteneinheit der Unterwassergranulierung verfahren und verriegeln. Anschließend fährt die Anlage durch einfaches Drücken der Start-Taste vollautomatisch an. Damit sind wir nach jedem Auftrag schneller wieder betriebsbereit. Nicht zuletzt, besonders wertvoll sind für uns die konzeptspezifischen Vorteile der ECON- Anlage bei der Verarbeitung von Materialien, die in konventionellen Düsenwerkzeugen nur schwer betriebssicher abziehbare Stränge ausbilden. Beispiele sind das sehr schmelzeelastische EVA (Ethylenvinylacetat), bei dem wir eine 30-prozentige Ausstoßsteigerung festgestellt haben, oder Materialien mit einem höheren Faseranteil oder sehr geringem Schüttgewicht (Abb.4).

4 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 4 Die Innovation des ECON-Düsensystems Das ECON-Unterwasser-Granuliersystem unterscheidet sich von den Wettbewerbskonzepten durch eine besonders effiziente Isolation zwischen den Schmelzedüsen und der Lochplatte. Dies ist deshalb von Bedeutung, da das Prozesswasser, mit dem das Granulat nach dem Schnitt vom extrudierten Strang gekühlt und abtransportiert wird, anders als bei der Strang-Granulierung, direkten Kontakt zur Lochplatte hat und sowohl das Extrudat unmittelbar nach dem Düsenaustritt, als auch die Düsenplatte kühlt. Dabei können Temperaturunterschiede zwischen der Wasser- und der Schmelzetemperatur von bis zu 300 C gegeben sein. Um dabei ein Einfrieren einzelner oder aller Extrusionsstränge zu vermeiden, sieht das ECON-Konzept eine konstruktive Entkopplung zwischen den Strangdüsen und der Lochplatte vor (patentierte thermische Trennung ). Die Kontaktfläche zwischen den heißen Düsen und der gekühlten Düsenplatte ist dabei auf ein Minimum reduziert, entsprechend minimal ist der Wärmeabfluss aus den Düsenkörpern in das Prozesswasser. Lediglich der aus den Düsen austretende Kunststoff wird gekühlt. Ein zusätzlicher positiver Nebeneffekt ist, dass die einzelnen Schmelzestränge bis zum Austritt aus den Düsenöffnungen nicht abgekühlt werden. Daraus resultieren ein geringerer Druckaufbau, sowie eine gleichmäßige Granulatgrößenverteilung. Da kein Überheizen des Düsenkopfes notwendig ist, wird die Schmelze nicht zusätzlich thermisch belastet. Somit können auch temperatursensible Farbkonzentrate bzw. Kunststoff-Compounds sicher verarbeitet werden. Flexibel in jeder Hinsicht Das Econ System ist nicht nur kompakter, als eine Strang-Granulierung, konkret benötigt sie rund 30 bis 50 Prozent (abhängig von der Länge des Kühlbeckens) weniger Aufstellfläche als eine Strang-Granulierung mit gleicher Durchsatzleistung, sondern sie ist auch einfacher zu bedienen. Diesen Aspekt bringt Bernd Schäfer, kaufmännischer Deifel- Geschäftsführer ins Spiel: Das einfache Anfahr-Prozedere und der stabile Betrieb der ECON-Anlage erlaubt uns, Mitarbeiter schon nach kurzer Anlernzeit die Anlage bedienen zu lassen, aber auch den weitgehend mannlosen Betrieb bei laufender Produktion. Wir sind dadurch viel unempfindlicher gegenüber einem Mitarbeitermangel durch Krankheit oder Urlaub. Damit ist die Unterwassergranulier-Technologie ein wesentlicher Beitrag zur Erhöhung unserer Flexibilität. Von der zusätzlichen Produktivitätssteigerung hat mein Bruder eingangs schon berichtet. Der Vollständigkeit halber soll noch ein Faktum an das Ende der Bestandsaufnahme gestellt werden. Durch einfaches Auswechseln der Lochplatteneinheit und der Siebe im

5 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 5 Granulattrockner kann mit der gleichen Unterwassergranulierung auch Mikrogranulat hergestellt werden, ein Faktum, das bei der Strang-Granulierung nicht, oder nur hohem Aufwand darstellbar ist. über Deifel GmbH & Co KG Das Familienunternehmen Deifel in Schweinfurt besteht seit Damals gründete Georg Deifel eine Einzelfirma zur Herstellung von Farben für den Malerbedarf. Nach dem Wiederaufbau des kriegsbedingt völlig zerstörten Firmengebäudes wurde das Produktsegment auf Pigmente für Industrielacke und Dispersionsfarben erweitert. Ab 1956 begann mit ersten Farbrezepturen zur Einfärbung von thermoplastischen Werkstoffen das Kunststoffzeitalter bei Deifel. Ab 1975 startete die Produktion von Masterbatch wurde eine umfassende Farbpalette für Künstler und Restaurateure entwickelt, 1995 kamen Farben für Kunstharzanwendungen dazu. Die jüngste Sortimentserweiterung umfasst Dei Wood-Farbkonzentrate für Wood-Plastic-Composites. Aktuell wird das Unternehmen Deifel in vierter Generation von den Urenkeln des Firmengründers. 45 Mitarbeiter produzieren auf 8 Extrusionslinien Farb-Masterbatches her (=rund 70 Prozent des Umsatzes), der Rest sind Farbpigment für unterschiedliche Anwendungen. Deifel versteht sich als individueller Auftragsfertiger von Einfärbemitteln. Insgesamt werden rund 5000 Aufträge pro Jahr abgewickelt. Adresse Deifel GmbH & Co KG Alte Bahnhofstraße 11 D Schweinfurt Tel.: +49 (0) info@deifelkg.de

6 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 6 über ECON GmbH Die 1999 gegründete ECON GmbH ist auf die Entwicklung und Erzeugung von Peripherieeinrichtungen für Extrusionsanlagen spezialisiert. An erster Stelle stehen Granulieranlagen, sowohl zur Verarbeitung von Neu- als auch für Recyclingware. Das Angebot umfasst Unterwasser- Granulieranlagen und Granulat-Trocknungsstationen samt den Einrichtungen zur Wasseraufbereitung. Ergänzend werden Siebwechseleinrichtungen zur Schmelzefiltrierung angeboten. Abgerundet wird das Erzeugungsprogramm durch ein Programm an Pyrolyseöfen zur schonenden thermischen Reinigung von Anlagenkomponenten. ECON verfügt über ein dichtes Vertriebs- und Servicenetzwerk in allen wichtigen Industrieländern. ECON-Unterwassergranulieranlagen sind mittlerweile in 20 Ländern auf drei Erdteilen in Betrieb. Kontakt: ECON GmbH, Biergasse 9, A-4616 Weißkirchen / Traun Tel.: +43 (0) office@econ.eu Abbildungen: Foto: Deifel / Schweinfurt Abb.2: Die von Deifel eingesetzte Unterwasser-Granuliereinheit vom Typ EUP (ECON Underwater Pelletizer) 50 ist für eine Ausstoßleistung von 75 kg Granulat pro Stunde ausgelegt.

7 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 7 Foto: Autor Abb.3: In Kombination mit einem Extruder gleicher Größe und Leistung benötigt die ECON- Unterwasser-Granuliereinheit um rund 30 Prozent weniger Aufstell- bzw. Betriebsfläche, als eine Strang-Graunlieranlage.

8 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 8 Foto: Autor Abb.4: Nach Abschuss der 6-monatigen Einführungsphase ziehen ECON-Gebiets-Verkaufsleiter Alexander Datzinger und die Deifel-Geschäftsführer Michael und Bernd Schäfer eine positive Bilanz. Die ECON-UWG glänzte in dieser Zeit vor allem mit der vergleichsweise höheren Produktivität durch die reinigungsfreundliche Konzeption, die kürzere Anfahrphase und die Möglichkeit des mannlosen Betriebs.

9 Masterbatch produktiver produzieren - Seite 9 Foto: Autor Abb.5: Die Farbenapotheke der Fa. Deifel: Rund reproduzierbare Farbnuancen sind der Hintergrund des in vierter Generation geführten Familienbetrieb, der sich in den 90 Jahren des Bestehens stets mit Konfektionierung von Farbstoffen beschäftigt hat.