Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
–\tAbfallvermeidung und Abfallreduktion von Kunststoffen (Polyolefinen) bei Garnextrusionsprozessen durch k\u00fcnftig schnellstm\u00f6gliche Farbwechsel bzw. extrem kurze R\u00fcstzeiten aufgrund gezielter Fl\u00fcssigfarbzuspeisung unter Druck.
\n–\tEntwicklung von polymervertr\u00e4glichen, umweltvertr\u00e4glichen Fl\u00fcssigfarben, m\u00f6glichst basierend auf nachwachsenden Rohstoffen als Tr\u00e4ger, mit leichter biologischer Abbaubarkeit.
\n–\tDas neuartige Fl\u00fcssigfarbkonzept soll die vorgeschaltete Farbmasterbatch-Herstellung und Veredlung bei Temperaturen von 190-220\u00b0C k\u00fcnftig \u00fcberfl\u00fcssig machen, da energieschonend (bei Raumtemperatur) geeignete Fl\u00fcssigkeiten mit geringem Energieeintrag entwickelt und hergestellt werden sollen (deutliche Senkung des Energiebedarfs bei der Farbherstellung und Garnextrusion).
\n–\tRessourcen bei den Garnherstellern sollen damit nachhaltig geschont werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben wurde systematisch in 11 verschiedene Arbeitspakete (AP) gegliedert . Hierzu ging es ei-nerseits um die Entwicklung einer neuartigen Verfahrenstechnik, welche es fortan erm\u00f6glicht, fl\u00fcssige Farb- und Additivkonzentrate gegen den Schmelzedruck (abh\u00e4ngig von der Einspeisestelle zwischen 50 – 160 bar) dosiergenau und dosierkonstant in Garnextrusionsprozesse im Bereich von BCF-Garnen zu injizieren.
\nZum Anderen ging es um die Entwicklung von polymervertr\u00e4glichen fl\u00fcssigen Farb- und Additivkonzentraten, die in ihrer Beschaffenheit so zu konzipieren waren, dass der Carrier (Tr\u00e4gerstoffsystem f\u00fcr Pig-mente) hochvertr\u00e4glich zum Polymer (PP), 100 %ig biologisch abbaubar sowie auch von der Rheologie und Temperaturbest\u00e4ndigkeit her optimal ist. Die neuen Farben sollten analog zu Masterbatches migrati-onsfrei Teppichgarne aus Polypropylen einf\u00e4rben k\u00f6nnen.
\nZu Punkt 1 wurde eine prozessgest\u00fctzte und computergesteuerte Fl\u00fcssigdosierung zun\u00e4chst durch Dosierungsuntersuchungen an Doppelschneckenextrudern (ROWA GmbH) und dann schrittweise durch Implementierung unter aufwendiger Optimierung an einen Spinnfaser-Extruder (erfolgte durch die Neu-mag GmbH, Neum\u00fcnster) erreicht.
\nZum Thema Farbkonzentrate wurde zun\u00e4chst eine Vorauswahl an potenziell geeigneten Farbtr\u00e4gerkomponenten im Team von Chemikern und Technikern der ROWA GmbH ermittelt. Dabei wurden etwa 30 verschiedene Substanzen in aufwendigen Screening-Tests auf Polymervertr\u00e4glichkeit unter Verwendung von Extrusion und Spritzguss untersucht. TGA-Untersuchungen, Migrationstests, Untersuchung des mfi bei unterschiedlichen Dosiermengen u.v.m. schlossen sich an. Letztlich wurden auch Wet-and-dry-rubbing-fastness-Tests mittels neu entwickelter Farben eingef\u00e4rbter PP-Garne zwecks Ermittlung der Abriebbest\u00e4ndigkeit am Institut Centexbel, Belgien durchgef\u00fchrt, welche zu guten Resultaten f\u00fchrten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es gelang die Entwicklung einer neuen Hochdruck-Dosiertechnik f\u00fcr Fl\u00fcssigkonzentrate in Spinn-Extrusionsprozesse. Dazu wurde ein computerunterst\u00fctztes System entwickelt, welches im Wesentlichen auf folgendem Know-how basiert: Der Schmelzedruck wird \u00fcber den Extruder selbst permanent ange-zeigt. Dazu wird ein Druckw\u00e4chter an die erste von zwei parallel geschalteten, totraumoptimierten Zahnradpumpen zugeschaltet, welcher permanent der ersten Pumpe ein Signal vermittelt, welche Drehzahl erforderlich ist, um gegen den Schmelzedruck die durchstr\u00f6mende Fl\u00fcssigkeit derart zu leiten, dass die zweite Zahnradpumpe dann mit einem Differenzdruck von Null diese in den Extruder einspeisen kann. Weiterhin wurde ein Touch Screen entwickelt, so dass die Kunden fortan nur noch die gew\u00fcnschte Prozentzugabe an Farbkonzentrat (und die Dichte) eingeben m\u00fcssen. Das Dosiersystem regelt Druckschwankungen innerhalb von Millisekunden aus, so dass konstant und homogen das jeweilige Farb- und Additivkonzentrat die Schmelze erreicht.
\nWeiterhin wurde ein Farbwechsler vor die Pumpen eingebaut, so dass auf Knopfdruck auf ein anderes Farbkonzentrat umgeschaltet werden kann. Damit die Farbwechselzeiten auf ein Minimum reduziert bleiben, wurde ein Reinigungskonzentrat unter dem Namen ROWACLEAN entwickelt und auch ein Bypass innerhalb des Systems integriert, sodass wiederum auf Knopfdruck unmittelbar vor einem geplanten Farbwechsel das Reinigungskonzentrat zwar die Pumpen durchstr\u00f6mt und abreinigt, jedoch dieses seit-lich abgeleitet wird und nicht in den Spinn-Extrusionsprozess gelangt. Das Reinigungskonzentrat selbst ist umweltvertr\u00e4glich und voll biologisch abbaubar. Diese Sp\u00fclphase erfolgt \u00fcber eine Dauer von etwa 10 – 30 sec. vor dem eigentlichen Farbwechsel.
\nParallel dazu wurden umweltvertr\u00e4gliche Farb- und Additivkonzentrate von der ROWA GmbH entwickelt, welche im Wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen und Emulgatoren f\u00fcr Pigmente bestehen, die auch in zahlreichen Lebensmitteln zum Einsatz kommen. Mit dem letztlich bestpolymervertr\u00e4glichem Farbkonzentrat wurden wiederholt Tests von 8 h Dauer durchgef\u00fchrt und dazu Garn produziert, welches zu Teppichabschnitten getuftet wurde. Das Ergebnis war \u00e4u\u00dferst zufriedenstellend; es konnten daraus streifenfreie Teppichabschnitte hergestellt werden. Die Zugabekonzentrationen der verwendeten Farben beliefen sich zwischen 1 – 6 %.
\nAbrasionstests an den so eingef\u00e4rbten Garnspulen zeigten vergleichbare Werte wie Garne, die konventionell mit festem Masterbatch eingef\u00e4rbt wurden.
\n\u00dcberzeugend in einem weiteren Gro\u00dfversuch war auch die Generation von \u00fcberaus raschen Farbwechseln. Mit einer breiten Umsetzung des Verfahrens ist eine deutliche Reduktion von Garnabf\u00e4llen von derzeit 6000 Jahrestonnen (Europa) nunmehr in greifbare N\u00e4he ger\u00fcckt. Au\u00dferdem ist die Herstellung fl\u00fcs-siger Farbkonzentrate deutlich energiesparender als bei festem Masterbatch.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
W\u00e4hrend des Word-Carpet-Kongresses in Gent Ende Mai 2005 wurden die im Rahmen des Projektfortschrittes erarbeiteten Zwischenergebnisse anwesenden Garnproduzenten erstmalig pr\u00e4sentiert. Dabei wurde ein deutliches Interesse des Marktes sichtbar. Weitere Fachartikel sind in Planung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Projekt darf in Summe als sehr erfolgreich bewertet werden. Es wird mit dem Ziel einer Praxiseinf\u00fchrung fortgesetzt. Dazu sind weitere Optimierungsschritte im Bereich der Einspeisestelle selbst und das beseitigen auftretender (leichter) Ablagerungen an den Spinnd\u00fcsen im Langzeitlauf vorgesehen. Die mit der Hochdruck-Injektion fl\u00fcssiger Farbkonzentrate in den Extruder direkt vor die Spinnpumpe erzielbaren Abfallreduktionen und die drastische Zeiteinsparungen bei Farbwechseln lassen eine gute Marktakzeptanz f\u00fcr das umweltentlastende neue Verfahren erwarten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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