Nach und nach zogen hier immer mehr Zerkleinerungsanlagen zur Behandlung von Resten und Fehlteilen aus verschiedenen Thermoforming- und Extrusionsprozessen ein. Im Mittelpunkt standen dabei von Beginn an mehrere automatisierte Komplettlösungen des Aschaffenburger Unternehmens Getecha.
Verbraucherfreundliche Produkte bereitzustellen für das Verpacken, den Schutz und die Präsentation frischer Lebensmittel, das hat sich der Kunststoff-Verarbeiter Pro-Pac zur Aufgabe gemacht. Mit einem stetig erweiterten Angebot an Verpackungsartikeln aus Polypropylen, Polyethylen sowie biologisch abbaubarem PLA (Milchsäure/ Maisstärke) befindet sich das Unternehmen seit 1988 auf einem stabilen Wachstumskurs. Produziert werden die Teller, Tassen, Terrinen, Becher, Boxen und Schalen vorrangig in vollautomatisierten Extrusions- und Thermoforming-Linien am Hauptsitz im niedersächsischen Vechta. Technisch bedingt fallen bei dieser Art von Großserien-Fertigung erhebliche Mengen an Resten, Fehlteilen und Anlaufproben an, die Pro-Pac aber konsequent der Zerkleinerung, Aufbereitung und Wiederverwertung zuführt. Um dieses Kreislaufsystem direkt vor Ort möglichst effizient organisieren zu können und dabei gleichzeitig in der Produktion Platz für weitere Prozessoptimierungen zu schaffen, entschied sich das Management des Unternehmens vor etwa drei Jahren für die Zentralisierung der Zerkleinerungstechnik – und ließ eigens dafür eine neue Halle bauen. Sie ging 2016 in Betrieb und bietet Raum für bis zu sechs automatisierte Linien zur Zerkleinerung von Produktions- und Anfahrresten.
Hoher Automatisierungsgrad gewünscht
Um bei der Projektierung der geeigneten Zerkleinerungs- und Automatisierungsanlagen keine Zeit zu verlieren, kontaktierten die in diesem Fall verantwortlichen Pro-Pac-Betriebsleiter Johannes Tegenkamp und Kurt Wördemann bereits vor der Bauphase das Aschaffenburger Unternehmen Getecha. „Mit dem fränkischen Mühlenbauer verbindet uns bereits eine längere Partnerschaft; einige RotoSchneider-Mühlen von Getecha nutzen wir bereits seit Jahren zum Zerkleinern von Randbeschnitten und Stanzgittern aus dem Thermoforming. Außerdem wussten wir, dass Getecha als Sondermaschinenbauer auch komplexe Automatisierungsvorhaben stemmen kann“, berichtet Kurt Wördemann. Gerade dieser Aspekt hatte für die beiden Betriebsleiter von Beginn an hohe Relevanz, denn wie Johannes Tegenkamp es formuliert, dient das neue Aufbereitungszentrum „nicht der Zerkleinerung um der Zerkleinerung willen, sondern vorrangig der weitgehend automatisierten und effizienten Herstellung von Wertstoffen und ihrer vollständigen Rückführung in die Produktion.“
Mit dieser Zielsetzung vor Augen traf man sich Ende 2016 mit Andreas Lanz, dem zuständigen Area Sales Manager von Getecha. Die Planungen sahen vor, in der ersten Projektstufe zunächst zwei Linien für die Zerkleinerung gestapelter Thermoforming-Teile aus der Serienproduktion von weißen und transparenten PP- und PET-Behältern sowie eine dritte Linie zum Zerkleinern unterschiedlich dicker PP-Folienreste zu installieren. In allen drei Fällen sollte das Ergebnis eine Komplettlösung sein. Daher galt es nicht nur, die passenden Trichter- und Einzugsmühlen auszuwählen, sondern auch die komplette Input- und Output-Technik zu projektieren. Um es mit den Worten von Lanz zu sagen: „Die Aufgabenstellung von Pro-Pac war komplex. Sie beinhaltete die prozesstechnische Einbettung kundenspezifisch modifizierter Zerkleinerungsmühlen in ein Umfeld aus Förder- und Handhabungstechnik, Metalldetektoren, Abluftreinigung sowie Abfüll- und Verpackungstechnik – inklusive der steuerungs- und sicherheitstechnischen Integration aller Komponenten, versteht sich.“ Außerdem legte Pro-Pac großen Wert auf die Faktoren Energieeffizienz und Ergonomie.
Fördern, Kippen, Zerkleinern…
Für das Zerkleinern der Thermoforming-Teile fiel die Wahl auf zwei Getecha-Mühlen vom Typ RS 45090. Diese modernen Trichtermühlen sind ausgelegt für Durchsätze von bis zu 900 kg/h und verfügen optional auch über Mahlgehäuse mit hochwirksamer Schalldämmung. Dank ihres nach oben verlegten und ins Gehäuse integrierten Antriebs bauen sie kompakt und beanspruchen nur eine relativ geringe Stellfläche. Prinzipiell kann eine RS 45090 mit weiteren Bypass-Trichtern für das synchrone Zuführen von Rohren, Profilen und Platten ausgerüstet werden. Sie lässt sich daher sehr flexibel nutzen. Voraussetzung dafür ist neben der hohen Gesamtstabilität der Mühle ihr kraftvoller 3-Messer-Rotor – er nimmt voluminöse Kunststoffreste sehr gut auf – und der Einsatz von zwei Statormessern im Mahlwerk. Eine hydraulische Öffnungsmechanik erleichtert den Zugang zum Siebkasten, und eine elektrisch überwachte Rotorblockade macht routinemäßige Messerwechsel zu einer einfachen und sicheren Sache. Maßgeschneidert für den Einsatz bei Pro-Pac erhielten die Mühlen einen feststehenden Trichter mit einer großen Zugangstür. Dadurch
konnte zusätzlich Platz eingespart werden.
Bei Pro-Pac bilden die RS 45090 das zerkleinerungstechnische Herzstück von zwei mehrstufigen, parallel laufenden Aufbereitungslinien. „Wie bei vielen ähnlichen Projekten geht es auch hier grundsätzlich darum, Fehlteile aus PP und PET – vorrangig in Stapeln angelieferte Teller mit 250 mm Durchmesser – sauber und schnell aus Sammelbehältern in die Mühlen zu führen. Und zwar möglichst staubarm und ohne Verstopfung von Förderband oder Mühlentrichter, so dass ein störungsfreier und effizienter Durchlaufprozess gewährleistet ist“, erläutert Getecha-Manager Lanz.
„Homogener Materialstrom“
Den Startpunkt des Prozesses gestaltete Getecha als Sicherheitsschleuse mit einer vollautomatischen Kippvorrichtung. Hier werden die vollen Sammelbehälter aus der Produktion von einem Mitarbeiter in die Aufgabeposition gerollt und vollautomatisiert in einen Übergabetrichter gekippt – mit bis zu etwa 132° und bis der definierte Entleerungsgrad erreicht ist. Unterstützend lässt sich ein integriertes Vibrationssystem zuschalten. Danach wird der Behälter wieder abgesenkt, entnommen und zurück in die Serienfertigung gerollt. „Getecha hat den gesamten Kipp- und Entleervorgang so angepasst, dass wir unsere betriebseigenen Rollboxen verwenden können; wir mussten also nicht extra neue Behälter anschaffen“, sagt Pro-Pac-Betriebsleiter Wördemann. Vom Übergabetrichter gelangen die zu zerkleinernden Trinkbecher, Teller und Schalen auf ein Förderband, wobei eine angetriebene Abstreiferrolle ineinander steckende Fehlteile vereinzelt. Wichtig außerdem: „Da die Sammelbehälter direkt aus der Produktion kommen, können sie Metallteile enthalten, die sowohl die Anlagen beschädigen als auch das Mahlgut verunreinigen würden. Um dies auszuschließen, befindet sich über dem Förderband ein Tunneldetektor mit doppellagiger Metallsuchspule, der zuverlässig alle metallischen Partikel detektiert und – falls nötig – die Zuführung unterbricht“, berichtet Lanz. Auf diese Weise ist letzthin sichergestellt, dass ein
homogener und kontinuierlicher Materialstrom in Richtung Mühlentrichter unterwegs ist.
Damit auch die Umgebung der Zerkleinerungslinie sauber bleibt, hat Getecha die Förderbänder allseitig mit einer transparenten Kunststoffabdeckung eingehaust. Es kann also kein Material vom Förderband fallen. Klappen ober- und unterhalb des Metalldetektors ermöglichen jedoch den einfachen Zugriff auf das Förderband – etwa zur manuellen Entnahme metallischer Störteile. Weitgehend vereinzelt, fällt das Material schließlich in die Trichter der beiden RS 45090 und wird in deren Mahlwerken zu Partikeln der mit Durchmessern von 6 mm zerkleinert.
Prozesssicher und energieeffizient
Typisch für die Zerkleinerungslösungen von Getecha ist die Integration zahlreicher Features, die sowohl der Prozesssicherheit als auch der Energieeffizienz dienen. Um bei besonders hohen Materialaufkommen einer Überlastung der Mühlen vorzubeugen, stattete das Unternehmen die Pro-Pac-Linien beispielsweise mit seinem LAS-System zum lastabhängigen Time-out der Materialzuführungen aus. Lanz erklärt: „Die Steuerung fragt permanent die Stromaufnahme der Mühle ab. Wird ein zuvor definierter Grenzwert zu lange überschritten, so schaltet der Gurtförderer vorübergehend ab. Sinkt der Strombedarf, nimmt er wieder Fahrt auf – das alles geschieht vollautomatisch.“ Den gleichen Effekt hat die Füllstands-Überwachung der Mühlen. Hier sind es Lichtschranken, die der Steuerung melden, wenn der Trichter droht vollzulaufen. Auch in diesem Fall regelt die Zuführung herunter und passt sich dem Materialaufkommen und spontanen Volumen-Peaks an, die auftreten können, wenn hohe Stapel mit dünnwandigen Fehlteilen erst im Trichter zerfallen. „Vielen älteren Mühlen anderer Fabrikate fehlen die intelligenten Regelfunktionen unserer RotoSchneider-Baureihen. Die Folge sind Verstopfungen und Staus beim Materialfluss. Da muss dann der ganze Prozess gestoppt und die Mühle ausgeräumt werden. Das ist alles andere als zeitgemäß“, sagt Lanz.
Für Kurt Wördemann von Pro-Pac ist auch das Energy Save System (ESS) ein echtes Plus. Damit rüstet Getecha seit gut drei Jahren fast alle größeren Roto-Schneider-Modelle aus. „Diese Funktion senkt die Leistungsaufnahme der Mühlen unter Teillast und im Leerlauf. Zudem verhindert der Sanftanlauf des ESS schädliche Stromspitzen in der Anlaufphase, was auch alle mechanischen Komponenten schont“, berichtet der Betriebsleiter. In letzter Konsequenz führt das nicht nur zu einer guten Energiebilanz der Mühlen, sondern reduziert zugleich die Instandhaltungskosten.
Vom Abrollbock in den Doppeleinzug
Sowohl eine Überlast-Abschaltung als auch das innovative Energy Save System von Getecha finden sich auch in der Einzugsmühle RS 3012 E, die den Mittelpunkt der dritten Zerkleinerungslinie im Aufbereitungszentrum von Pro-Pac bildet. Hier galt es für Andreas Lanz, eine komplette Systemlösung zu projektieren, bei der bis zu drei Rollen mit PP-Folienresten aus dem Thermoforming einer effizienten Zerkleinerung zugeführt werden sollten. „Dabei waren etliche Variable zu beachten, denn die Dicken der Folien schwanken von 0,2 bis 1,2 mm und auch die Breiten und Durchmesser der Rollen wechseln ständig“, so der Getecha-Manager. Mit der RS 3012 E konnte Lanz dem Kunden allerdings eine Einzugsmühle anbieten, die dank ihrer Flexibilität und ihrem hohen Automatisierungsgrad wie geschaffen war für diese Aufgabenstellung.
Die RS 3012 E ist Vertreterin einer Einzugsmühlen- Baureihe von Getecha, die seit Jahren Maßstäbe setzt bei der Zerkleinerung von Vollfolien, Randbeschnitten und Stanzgittern aus dem Thermoforming. Der Rotor dieser Maschinen hat einen Schneidkreis von 300 mm und wird serienmäßig mit Schnittlängen zwischen 410 und 1575 mm betrieben. Die Rolleneinzüge weisen Breiten von etwa 100 bis circa 1550 mm auf und werden in verschiedenen Varianten angeboten. Für einen sicheren Betrieb bei ganz unterschiedlichen Leistungsanforderungen offeriert Getecha zudem mehrere Systeme zur Regulierung der Einzugsgeschwindigkeit.
Wer heute im Aufbereitungszentrum von Pro-Pac steht und sich diese Zerkleinerungslinie anschaut, sieht eine RotoSchneider-Einzugsmühle in einer besonders verschleißgeschützten Ausführung mit einem Doppeleinzug, über den Folien unterschiedlicher Dicken mit wechselnder Geschwindigkeit einlaufen können. Davor befinden sich eine Phalanx aus drei Abrollböcken unterschiedlicher Höhen. Hier legen die aus der Produktion heranfahrenden Stapler die Rollen mit den Restfolien ab. Ein Mitarbeiter führt dann den Folienanfang durch die Folienende-Erkennung zum Zuführschlitz der Mühle. Alles weitere passiert automatisch. Lanz erklärt: „Wie viele Abrollböcke de facto belegt sind, meldet ein Sensor an die RS 3012 E, wobei sich auch die Folienende-Erkennung aktiviert. Und weil der Einzug der Mühle reversiert, sobald das Folienende detektiert wird, erlaubt das System das gleichzeitige Einlegen aller benötigten Folienanfänge. Wir optimieren damit schon vor der Zerkleinerung den Materialfluss.“
Automatische Geschwindigkeitsregelung
Der eigentliche Zerkleinerungsprozess der RS 3012 E verläuft dann ausgesprochen flüssig und harmonisch – zumal die bei Pro-Pac eingesetzte Mühle über ein neuartiges, intelligentes System zur Geschwindigkeitsregelung der Einzüge für die Offline-Zerkleinerung extrudierter Folien verfügt. Diese Entwicklung von Getecha bietet die Möglichkeit, das Einzugstempo mehrerer synchron zugeführter Folien automatisch anzupassen – und zwar in Abhängigkeit von der für das Zerkleinern erforderlichen Leistung und zugleich unter Berücksichtigung des je nach Foliendicke schwankenden Mahlgut-Volumens. Die Rotorgeschwindigkeit von 420 U/min sowie ein Spezialsieb mit schräg gebohrter Lochung wirken der Bildung von unerwünschten Langteilen im Mahlgut selbst bei einer langsamen Zuführung entgegen. „Über viele Jahre bewährte sich an dieser Stelle eine Bügelsteuerung mit Tänzerarm, die das Tempo des Einzugs mit der Geschwindigkeit der Folienanlage synchronisierte und die Zugbelastung der Folien regelte. Unsere neue Lösung arbeitet aber genauer, baut kompakter und gewährleistet vor allem einen optimalen Durchsatz und eine sehr hohe Mahlgut-Qualität“, erläutert Lanz. Alternativ dazu lässt sich die Einzugsgeschwindigkeit immer auch manuell vorwählen. Außerdem offeriert Getecha für seine Einzugsmühlen grundsätzlich eine ganze Reihe verschiedener Regelsysteme zur Anpassung der Einzugsgeschwindigkeit – so etwa auch für die Inline-Zerkleinerung hinter der Extrusionslinie oder für die Zerkleinerung von Randstreifen.
Frisches Mahlgut für die Produktion
Alle drei neuen Zerkleinerungslinien sowie eine weitere, vom Getecha-Engineering angepasste Mühle aus dem Pro-Pac-Bestand sind angeschlossen an eine Saug-Druck-Förderanlage (Getecha System GA 1000) mit Mahlgut- und Abluft-Entstaubung. Die Abluft wird über einen Zyklon abgeschieden und erst nach der Reinigung über Abluftfilter an die Umgebung abgegeben. Das Mahlgut aus dem Zyklon landet – dosiert über eine Zellenradschleuse – in Kundenbehältern, deren Füllstand von Ultraschallsensoren überwacht wird. Ist ein Behälter gefüllt, erfolgt eine optische Meldung und das Förderband der jeweiligen RS 45090 bzw. das Einzugssystem der RS 3012 E fahren herunter bis der Behälter ausgetauscht wurde. „Damit die Mahlgut-Auffangbehälter immer der richtigen Zerkleinerungslinie zugeordnet werden können, befinden sich deren Abfüllstationen direkt gegenüber der jeweiligen Einschleuse- bzw. Abrollstation. Volle Mahlgutbehälter werden bedarfsgerecht abgeholt und zurück in die Produktion gefahren. Der Kreislauf ist damit geschlossen“, erklärt Betriebsleiter Wördemann.
