Automatisiertes, schlüsselfertiges Dosier-, Misch- und Extrusionssystem nach 18 Monaten amortisiert

Die Notwendigkeit einer Produktionsstätte für flexible Klebstoffe auf engstem Raum veranlasste Welland Medical dazu, Flexicon als Hauptauftragnehmer zur Ausrüstung seines neuen Technikzentrums in Crawley, West Sussex, mit einem speziell entwickelten Dosier-, Wäge-, Misch- und Extrusionssystem auszuwählen.

Welland Medical ist ein spezialisierter Hersteller medizinischer Einwegartikel mit besonderer Expertise im Einsatz modernster Materialtechnologie. Das Unternehmen setzt sein Know-how im Bereich Folien, Kunststoffe und Klebstoffe für eine Produktpalette ein, die überwiegend aus hochwertigen Stoma Beutelsystemen für die Medizinmärkte weltweit angewendet wird.

Das Unternehmen strebte die Unabhängigkeit von der Außer-Haus-Herstellung der in seinen Produkten verwendeten Klebstoffe an. Dafür brauchte es ein hygienisches Förder- und Verarbeitungssystem als Grundlage für eine flexible Produktionsstätte, die sowohl in der Forschung als auch im Großmaßstab schnell auf Rezeptanpassungen reagieren könnte.

Das System ist so konzipiert, dass die Werte verschiedener Rezepturen einfach in die Steuerung eingegeben werden können. Nach Abschluss jedes Förder-, Dosier- und Mischzyklus werden die notwendigen Chargendaten zur Analyse der Produktqualität erfasst. Dadurch können optimale Rezepturen leicht und mit hoher Genauigkeit wiederholt werden.

Flexicon war verantwortlich für das schlüsselfertige Projekt und für die Auslegung des Chargendosiersystems mit flexibler Schneckenfördertechnik. Die Prozesssteuerung ist SPS-gestützt und mit einem Gewichtszunahme-Steuerungssystem von Defiant Weighing gekoppelt. Das Projekt sah auch die Hochleistungs-Mischung und Thermoextrusion des primären Klebstoffprodukts vor. Die Produktionsexperten von Welland waren zuversichtlich, mit Winkworth Machinery die richtige Wahl für eine Mischanlage mit hoher Scherkraft getroffen zu haben, die den zähflüssigen Eigenschaften des Materials gerecht wird.

Die Anforderung bestand darin, verschiedene Qualitäten einer einzigartigen Hydrokolloidformulierung mit proportional korrekten Mengen an Pektin, Cellulose und Gelatine herzustellen. Die streng kontrollierten Rezepturen erfordern außerdem die Zugabe von Polyisobutylen, das in der letzten Mischstufe manuell eingebracht wird.

Seit der Inbetriebnahme der Anlage sagt Jeff Hughes, technischer Leiter bei Welland Medical, dass die vorläufigen Testergebnisse sehr ermutigend waren. Zuverlässige Chargengewichte mit einer Genauigkeit von bis zu 0,02 kg wurden erreicht. Das System ist in der Lage, in ca. zehn Minuten eine homogenisierte Charge zu mischen, die zur Übergabe an den Haupt-Chargen-Misch- und -Extrusionsprozess bereit ist.

Welland erwartet, dass sich die 400'000-US-Dollar-Investition in das Werk innerhalb von 18 Monaten amortisieren wird, da das Unternehmen damit zu einem fast vollständig autarken Hersteller seiner Produkte geworden ist. Das Unternehmen arbeitet nach der Norm ISO 9000 und der Akkreditierung mit dem CE-Zeichen, daher waren eine gleichbleibend hohe Qualität der Produktion und Hygiene wichtige Voraussetzungen für den Aufbau einer eigenen Produktionsstätte.

Um einen kontinuierlichen Chargenzyklus und die erforderliche Flexibilität des Betriebs zu gewährleisten, reagierte Flexicon mit einem Zwei-Ebenen-Schema. Damit wurde die begrenzte verfügbare Nutzfläche maximiert und gleichzeitig die volle Höhe des Gebäudes genutzt. Die Säcke mit den Inhaltsstoffen werden einzeln in separate Auffangtrichter entleert. Diese werden von einem einzigen Staubabscheider bedient, aus dem wiederum ein flexibler Einlaufschlauch über den Trichtern eingesetzt werden kann, während das Material eingefüllt wird.

Die Trichter sind mit Vibrationsströmungsassistenten ausgestattet, um die kohäsiven Pulver zu fluidisieren und einen kontinuierlichen Materialfluss zu gewährleisten. Integrierte, flexible Schneckenförderer fördern die Schüttgüter hoch zum Chargenmischer, der auf einem Zwischengeschoss direkt darüber installiert ist. Die Gewichtsdosierung der 3 Materialien erfolgt in einem Pufferspeicher, der auf einer elektronischen Waage montiert ist. Kurz vor Erreichen des Sollgewichts für eine Charge wird die Fördergeschwindigkeit automatisch auf ein genaues Rieseln des für die exakte Dosierung notwendigen Restmaterials in den Trichter reduziert.

Gesundheits- und Sicherheitsaspekte standen ganz oben auf der Liste der Designprioritäten. Die Förderer bestehen jeweils aus einer einfachen, einteiligen Schnecke, die in einem Rohr aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE) angetrieben wird. Das Pulver wird in einem mechanisch kontrollierten und vollständig geschlossenen System bewegt, wodurch Staub- und Materialaustritte mit höchster Integrität vermieden werden.

Die abgewogenen Inhaltsstoffe werden über ein pneumatisch betätigtes Ventil in den Vormischer ausgetragen und dort homogenisiert. Während des Mischvorgangs schließt das Fördersystem automatisch schon den nächsten Chargenzyklus zum Wiegebehälter ab. Die Fähigkeit der Spiralförderer, Materialchargen mit unterschiedlichen Eigenschaften automatisch zu fördern, war ein wesentlicher Faktor bei der Entwicklung eines für diese Anwendung geeigneten Systems.

Die homogenisierte Charge wird durch die Wirkung der spiralförmigen Mischerschaufel durch einen manuell betätigten Schieber zugeführt. Die Übergabe an den thermischen Misch- und Extrusionsprozess im Bodenbereich erfolgt durch einen kurzen horizontalen Schneckenförderer, der das Gemisch per Schwerkraft aus einem kleinen Zwischenbehälter bezieht. Die durch die Schnecke des Centerless-Förderers von Flexicon erzeugte Rollturbulenz stellt sicher, dass sich die gemischten Pulverpartikel nicht entmischen.

Das Design der Schnecke dient als eigene Rutschkupplung, so dass der Förderer eine kontinuierliche Materialzufuhr ohne zusätzlichen Mechanismus zur Reduzierung der Durchflussmenge gewährleistet. Der Auslauf des Förderers führt das Material durch eine staubdichte Verbindungsmuffe direkt in den Einlass des Mischers/Extruders.

Der Einsatz von Spiralförderern hat Welland den zusätzlichen Komfort einer Reinigung an Ort und Stelle verschafft. Durch Umkehren der Schneckendrehung können die Förderrohre routinemäßig von Reststoffen befreit werden, bevor eine neue Rezeptur eingeführt wird.

Das System hat die geforderten Flexibilitätsanforderungen erfüllt und das Potenzial, die Zukunftspläne von Welland für die Entwicklung neuer Produkte zu ermöglichen.

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Die Chargendosieranlage für diverse Inhaltsstoffe von Flexicon verwendet flexible Schneckenförderer, um zum Verpappen neigende Pulver in genau dosierten Mengen für die Misch- und Thermoextrusionsprozesse in der neuen Klebstoffproduktion von Welland Medical bereitzustellen.

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