VDI: Tagung „Extrusion von Rohren und Profilen“

Direktextrusionsanlagen ermöglichen dem Rohrhersteller eine kostengünstige Produktion mineralisch gefüllter oder verstärkter Rohre - (Bild: Krauss Maffei Technologies GmbH).

6.-7. Dezember 2016, Nürnberg

Die Extrusion von Rohren und Profilen ist energieintensiv und technisch anspruchsvoll. Um die Qualitäts- und Funktionsansprüche in diesem Bereich zu realisieren, bedarf es umfangreicher Kenntnisse zu den Materialien und Verarbeitungstechnologien. Die deutsche Kunststoffrohr-Industrie ist ein innovativer Wirtschaftszweig, der hinsichtlich Qualität und Know-how europaweit als führend gilt. Je nach Anwendungsgebiet werden für die Produkte spezifische Merkmale wie definierte Isolationsfähigkeiten, thermische Beständigkeit oder chemische Widerstandsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit umgesetzt. Um all dies passgenau umsetzen zu können, ist umfangreiches Know-how erforderlich, beispielsweise zur Plasmaoberflächenveredlung von Extrusionswerkzeugen, der WPC Profilextrusion oder der In-Line Extrusion von gefüllten und verstärkten Rohren. Die VDI-Tagung Extrusion von Rohren und Profilen, die am 6. und 7. Dezember in Nürnberg stattfindet, will hierzu ein breites Wissensspektrum vermitteln.

Entwicklungen in der Kunststoffrohr-Industrie
"Kunststoffrohre nehmen eine Schlüsselrolle bei der Schaffung und dem Betrieb zeitgemäßer Ver- und Entsorgungssysteme, in der Haustechnik und dem industriellen Anlagenbau ein. Die Einsatzbereiche werden durch die Weiterentwicklung der Materialien hinsichtlich des Temperatureinsatzbereiches, der Durchflussmedien oder der Systemdrücke ständig vergrößert. Gastransportleitungen bis 16 bar Betriebsdruck, Schutzrohre für Erdkabel im Höchstspannungsbereich bis 500 kV, Wasser-Löschanlagen wie Sprinklersysteme oder die Geothermie sind Beispiele für die Erweiterung des Anwendungsbereichs von Kunststoffrohrsystemen", nennt Andreas Redmann, Projektmanager beim Kunststoffrohrverband e.V. in Bonn, die klassischen und neuen Anwendungsbereiche von Kunststoffrohrsystemen. Er wird in Nürnberg zu Entwicklungen, Perspektiven und Herausforderungen für die Kunststoffindustrie sprechen.

Rohrextrusion für die Automotive Industrie

Mit modernen Extrusionslinien können ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen und eine höhere Effizienz bei der Herstellung der Produkte erreicht werden - (Bild: Extrudex Kunststoffmaschinen).

Eine Kernkompetenz und das Aushängeschild der deutschen Industrie sind der Automobilbau und die daran angegliederte Zulieferindustrie. Kunststoffrohre spielen auch in diesem Bereich eine wichtige Rolle, denn Kunststoff ersetzt Metall, um eine Gewichtsreduzierung zu realisieren und neue Anwendungsfelder zu eröffnen. "Ein Beispiel hierfür sind Kraftstoffrohre. Diese müssen immer anspruchsvollere und komplexere physikalische Eigenschaften realisieren. Dazu gehört bei Leitungen im Motorraum unter anderem die Funktionssicherheit bei höherer Dauertemperaturbelastung, die über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gewährleistet sein muss", erklärt Dietmar Wagner, technischer Leiter Verfahrenstechnik und Entwicklung bei der Extrudex Kunststoffmaschinen GmbH in Mühlacker. Mit modernen Extrusionslinien, so Wagner, könnten ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen und eine höhere Effizienz bei der Herstellung der Produkte erreicht werden – engere Toleranzen, die es ermöglichen, Rohmaterial einzusparen und somit die Teilekosten senken, höhere Produktionsgeschwindigkeiten und eine Verbesserung der Ausschussquote. "Durch die Verarbeitung neuer auswascharmer Kunststoffe im Bereich der Kraftstoffleitungen kann zudem eine längere Lebensdauer dieser Produkte erreicht werden", nennt er ein weiteres Beispiel.

In-Line Extrusion von gefüllten und verstärkten Rohren
Im Bereich der Prozesstechnik bietet die Direktextrusion viel Gestaltungspotenzial. Sie ermöglicht dem Rohrhersteller eine kostengünstige Produktion mineralisch gefüllter oder verstärkter Rohre. "Wird im herkömmlichen Produktionsprozess mit Einschneckenextrudern der Einsatz von speziell gefertigten und damit kostenintensiven Compounds nötig, so kann durch den Einsatz der gleichsinnig drehenden Doppelschneckenextruder bei der Direktextrusion auf die Einzelkomponenten zurückgegriffen werden", sagt Stefan Buhl, Gruppenleiter Anwendungstechnik Einschneckenextrusion bei der Krauss Maffei Technologies GmbH in München. Auf diese Weise seien Einsparpotenziale auf der Materialseite von mehr als 30 Prozent möglich. "Die deutlich höheren Investitionskosten für eine Direktextrusionslinie im Vergleich zu einer konventionellen Extrusionslinie mit Einschneckenextrudern lassen sich, je nach Auslastung der Linie, innerhalb eines Jahres und unter Umständen auch schneller kompensieren", so Buhl.

Die höheren Investitionskosten resultieren aus den höheren Kosten für den gleichsinnig drehenden Doppelschneckenextruder, die Notwendigkeit einer Schmelzepumpe für den Druckaufbau sowie für gewöhnlich eingesetzte gravimetrische Differentialdosierwagen.

Mit Füllstoffen mechanische Eigenschaften der Rohre beeinflussen
Mineralische Füll- und Verstärkungsstoffe wie Calciumcarbonat (CaCO3), Bariumsulfat (BaSO4), Talkum, Mica oder ähnliches kommen bei der Rohrextrusion im Wesentlichen für drucklose Abwasserrohre zum Einsatz. Durch eine geeignete Auswahl der Rohstoffe kann der Rohrextrudeur die mechanischen und/ oder akustischen Eigenschaften seiner Produkte gezielt anpassen. Während CaCO3 weitgehend zur Reduzierung der Materialkosten zum Einsatz kommt und daneben zu einer Erhöhung der Steifigkeit führt, kann durch den Einsatz von Füllstoffen mit sehr hohen Schüttdichten, wie zum Beispiel BaSO4 eine erhebliche Reduzierung der akustischen Schallübertragung der Rohre erzielt werden. Durch die Kombination mehrerer Füllstoffe können mechanische Eigenschaften sehr gezielt den Marktanforderungen angepasst werden. "Faserförmige Verstärkungsstoffe können ebenfalls problemlos verarbeitet werden und weitere spezielle Produkteigenschaften erzielen, wie beispielsweise höhere Steifigkeiten oder auch Innendruckfestigkeiten. Auch Kombinationen aus Fasern und Füllstoffen sind denkbar, in den meisten Fällen ist hier nicht einmal eine Änderung der Anlagentechnik erforderlich. Ebenfalls problemlos möglich ist die Zugabe von Verarbeitungshilfsmitteln oder Farbmasterbatchen in flüssiger oder Granulatform. Auch eigene Umlaufware/Mahlgüter können in hohen Anteilen zugesetzt werden, ohne dass das Endprodukt hierdurch qualitativ leidet, da durch eine einfache Änderung der Rezeptur gleiche Eigenschaften wie bei Neuware eingestellt werden können", nennt Buhl eine ganze Palette möglicher Anwendungen. Und er spricht einen weiteren wichtigen Ansatzpunkt an: "Ein intelligenter Anlagenaufbau ermöglicht einen schnelle Umrüstung. So kann eine Rohrextrusionsanlage innerhalb weniger Minuten zur Compoundier- und Granulieranlage umgerüstet werden, um mit dieser eigene Compounds für die Fittinge der speziellen Rohrsysteme zu extrudieren."

Schmelzeflusskontrolle bei der Extrusion von technischen Profilen

Einsatzgebiete für die Schubsteuerung flow.control sind im Bereich Fensterprofile zu sehen, aber auch bei der Herstellung technischer Profile und hier insbesondere im Bereich der Extrusion von Kabelkanälen - (Bild: Greiner Tool.Tec GmbH).

"Um künftig bei der Profilextrusion die noch vorhandenen Potenziale im Bereich Ausschussreduktion und Materialkosteneinsparung heben zu können, ist eine professionelle Düsenschubsteuerung notwendig", sagt Wolfgang Diesenreiter, Leiter Entwicklung bei der Greiner Tool.Tec GmbH in Nussbach, Österreich. In Nürnberg wird er dazu die Schubsteuerung flow.control und einen Ausblick auf die Schubregelung flow.matic vorstellen. "Die Einsatzgebiete sind nicht nur im Bereich Fensterprofile zu sehen, sondern auch im Bereich technischer Profile und hier insbesondere im Bereich der Extrusion von Kabelkanälen", benennt Diesenreiter einige Anwendungsfelder.

Funktionsintegration bei Fensterprofilen
PVC-Fensterprofile müssen heute weit mehr leisten, als nur den Rahmen für ein Fenster bilden. Entsprechend wird im Zusammenhang mit der Herstellung der Profile auch an einer Erweiterung der Funktionen gearbeitet. "Energieeffizienz spielt bei der Gebäudehülle aufgrund der aktuellen Diskussion über Klimaveränderungen eine große Rolle. Nur durch Reduzierung der Wärmeverluste über die Gebäudehülle lassen sich jedoch die angehenden weiteren Verschärfungen der EnEV nicht realisieren. Vielmehr müssen durch neuartige Fensterkonstruktionen in Verbindung mit energieeffizienter Anlagentechnik Energieeinsparpotenziale weiter ausgeschöpft werden", erläutert Alexander Bechtold, Projektmanager bei der Veka AG in Sendenhorst, den Hintergrund. Bei Wohngebäuden könne durch Einsatz von moderen Fensterkonstruktionen ein Energieeinsparpotenzial von bis zu fünf Prozent gegenüber konventionellen Fenstern erreicht werden. "Durch den zusätzlichen Einbau von anlagentechnischen Komponenten, beispielsweise Lüftungssystemen mit Wärmerückgewinnung und Lichtlenkmodulen zwischen den Verglasungen konnte ein Einsparpotenzial von bis zu 20 Prozent ermittelt werden. Bei Bürogebäuden können bis zu 40 Prozent Heizenergie eingespart werden und bei gekühlten Gebäuden zusätzlich bis zu 20 Prozent Kühlenergie", benennt er deutliche Einsparpotenziale. Außerdem spiele im digitalen Zeitalter natürlich die Vernetzung immer eine größere Rolle. Ein multifunktionales Fenstersystem erschließt künftig völlig neue Anwendungsfelder, zum Beispiel die Integration in ein Smart Home System beziehungsweise in ein Smart Office.

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