Dosierung von PU

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PU: Ein Stoff mit hohen Ansprüchen

Sie schlafen auf einer Kaltschaummatratze, gehen nach dem Frühstück auf Kunststoff-Schuhsohlen zu ihrem Auto, wo sie auf einem Sitz aus Polyether-Weichschaum Platz nehmen: Kunststoffe aus der Familie der Polyurethane (PU) begleiten uns durch den ganzen Tag. Ihre Herstellung erfordert ein besonderes Know-how.

Polyurethane sind vielseitige Kunst-stoffe, die fast allgegenwärtig sind. Sie stecken – meist als Kalt- oder Warm­schaum – in Matratzen, Schuhsohlen, Dichtungen, Schläuchen, Fußböden, Dämmstoffen, Lacken, Klebstoffen, Dichtstoffen, Skiern, Autositzen, Sportlaufbahnen, Armaturenbrettern und vielen anderen Dingen. Ihre Ausgangsstoffe sind Flüssigkeiten: Diole und Polyisocyanate.

Für die Herstellung von PU ist ein besonderes Merkmal wichtig. „Wenn eine Polyurethan-Anlage anfährt, muss die Rezeptur auf Anhieb ganz genau stimmen“, erläutert Thomas Neuhaus, Experte für Flüssigkeiten bei Brabender Technologie. „Der laufende Prozess ist nicht mehr zu stoppen oder zu justieren, der Extruder müsste dann leer gefahren werden und die Charge wäre Ausschuss.“

Eigene Steuerungstechnik
Diese delikate Eigenschaft führt zu einer aufwendigen Steuerung. Brabender Technologie setzt das hauseigene Mehrkomponentensystem M-CON mit dem Steuermodul Congrav® ein,
das an eine übergreifende Prozess-Steuerung (Host / SPS) angeschlossen werden kann. Sichtbare Folge sind die relativ großen Schaltschränke, die zu jeder PU-Dosieranlage nach Brabender-Design gehören. „Unsichtbar sind dagegen die meisten Kabel, die wir in den Hohlprofilen versteckt haben. Viele haben auch an neuralgischen Punkten Steckverbindungen, um einen Austausch möglichst unkompliziert zu halten.“

Weil die Verkabelung der zahlreichen Regelkreise aufwendig und schwierig ist, wird sie bei Brabender Technologie noch im Werk vorgenommen. Neuhaus: „Eine PU-Dosierstation wird praktisch wie ein Plug-and-Play-Gerät geliefert. Nach dem Anschluss an den Extruder ist sie direkt einsatzbereit.“

Sensibel für Temperaturschwankungen
Da die Chemikalien in einem engen Temperaturfeld von +/- 5 Grad Celsius verarbeitet werden müssen, ist grundsätzlich ein elektrisches Beheizen der kompletten Dosierung nötig. Dazu werden sämtliche Module und Schläuche in maßangefertigte Heizmanschetten gehüllt, die mit Klettbändern verschlossen werden (Bild Seite 9). Jede wird mit einzelnen steckbaren Regelkreisen montiert, um lange Austauschwege zu vermeiden und eine zielgenaue Steuerung zu ermöglichen.

Im Behälter sorgt ein zusätzliches Rührwerk für eine ständige Durchmischung der Reste mit neuer Flüssigkeit, damit die Temperatur möglichst konstant bleibt. Wird einmal nicht gefördert, fließt das Produkt durch einen Bypass im Kreislauf zurück in den Behälter. „Diese Ausgangsstoffe müssen ständig in Bewegung bleiben, sonst setzen sie sich ab und verstopfen das System“, erklärt Adrian Baron.

Der Fachmann für Flüssigkeitsdosierung weist auf eine weitere Spezialität von PU-Anlagen hin: „Wir arbeiten bei diesen Systemen grundsätzlich mit starken Servomotoren. Sie sind eigentlich überdimensioniert für ihre Aufgabe, laufen deshalb aber immer absolut drehzahlstabil. Druckschwankungen fallen so überhaupt nicht ins Gewicht und die Zahnradpumpe kann mit absoluter Genauigkeit arbeiten.“

Gemischt werden die Ausgangschemikalien und ihr Katalysator in einem statischen Mischer, der in einer Wärmetauscheinheit verbaut sein kann. Hier laufen die Chemikalien durch doppelwandige Heizrohre, bis sie die ideale Prozesstemperatur erreicht haben und bereit für Mischung und Extrusion sind. „Auf Wunsch des Kunden übernimmt Brabender Technologie nicht nur die Planung der Dosierung, sondern auch die der Peripherie mit allen Anbindungen et cetera sowie der Automation“, berichtet Thomas Neuhaus. Damit können Kunden ein Rundum-sorglos-Paket für ihre PU-Produktion erhalten.

 

(erschienen in FLUX 1/2016)