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Sackaustragesystem hält Titandioxidstaub bei PVC-Mischverfahren zurück

BREA, CA, USA — Ameron International produziert PVC-Schutzauskleidungen für große Betonkanalrohre. Titandioxid (TiO₂) wird vor der Extrusion der Verbindung gewogen und mit dem PVC-Harz vermischt, um UV-Beständigkeit und eine durchscheinend weiße Färbung zu erzielen.

Mit dem bisherigen Mischverfahren des Unternehmens wurde viel Staub aufgewirbelt. Das Anlagenpersonal schnitt Titandioxidsäcke mit einer Schüttdichte von 721 kg/m³ auf und schaufelte das Pulver in einen Eimer auf einer Waage. Die jeweils von Hand abgewogenen 2,7 kg TiO₂ wurden dann in einen Mischer mit 137 kg PVC (2-prozentige Konzentration) gekippt.

Die Handhabung des Pulvers in offener Umgebung erzeugte Staub. „Wenn Sie einen Sack Titandioxid öffnen und auskippen, kann viel Pulver in die Luft gelangen", erklärt James Gross, ein Produktingenieur im Werk Ameron.

Er suchte nach geschlossenen Systemen, hatte aber Schwierigkeiten, eines zu finden, das in der Lage wäre, mit dem Pulver umzugehen, das kohäsiv und kompressibel ist und dazu neigt, zu verkleben, zusammenzupappen, Brücken zu bilden und anderweitig der Strömung zu widerstehen. „Das ist ein Pulver, das sich fast wie eine Paste verhält, also ist es schwierig zu bewegen", sagt Gross.

Letztendlich entschied er sich für ein System von Flexicon, bestehend aus einer Sackentleerstation mit integriertem flexiblem Schneckenförderer.

Sackentleerstation hält Staub zurück

Paletten mit 11-kg-Titandioxidsäcken werden neben der Sackentleerstation auf einem erhöhten Dock gestapelt. Die Station ist mit einer hüfthohen Sackablage als Arbeitsfläche für die Bediener ausgestattet, um die Säcke zum Reinigen, Öffnen und Entleeren bereitzulegen.

Die Entstaubungseinheit der Sackentleerungsstation ist direkt auf dem 0,16-m³-Bodentrichter montiert. Der Bediener öffnet den Trichterdeckel, wodurch ein Hochgeschwindigkeits-Vakuumgebläse aktiviert wird, und entlädt TiO₂ durch ein Sieb, das Fremdkörper aus dem System fernhält. Das Gebläse saugt den Staub aus der Luft in zwei Filterpatronen mit einem Abscheidegrad von 99,99% für Materialien mit einer Partikelgröße von 1 Mikron oder mehr ab. Gleichzeitig aktiviert ein automatisches Filterreinigungssystem mit Druckluft-Rückstößen zeitgesteuerte Magnetventile, die kurze Luftstöße in den Innenbereich der Filterpatronen abgeben, die den an den Filteraußenflächen angesammelten Staub in den Vorlagetrichter befördern.

Der Trichter mit einer Fläche von 762 mm² und einer Höhe von 1118 mm hat eine „High-Flow"-Konfiguration, bei der das Titandioxid 'umkippt' und zur steilen Rückwand des Gerätes hin nach unten strömt, so dass das Pulver keine Brücken zwischen den Seitenwänden bilden kann. Zusätzlich ist er mit einem pneumatischen Vibrator und einem Rührwerk ausgestattet, um die Strömung zum Einlass des Förderers hin zu fördern. „Für die meisten Materialien werden keine solchen Vorrichtungen benötigt, aber für Titandioxid schon", bemerkt Gross.

Flexibler Schneckenförderer bewegt schwieriges Material

Der Trichter leitet das Pulver in den Einlassadapter eines 7,6 m langen flexiblen Schneckenförderers mit 67 mm Durchmesser und einer Steigung von 45 Grad. Der Förderer verwendet eine flexible Edelstahlschnecke mit spezieller Geometrie, die von Flexicon für den Umgang mit Materialien mit schwierigen Eigenschaften wie TiO₂ entwickelt wurde.

Ein 1,5 kW starker Elektromotor am Auslaufende des Förderers dreht die Schnecke und treibt das Titandioxid durch das Kunststoffrohr und durch einen Auslaufstutzen, der mit einem 1,2 m langen drahtverstärkten PVC-Fallrohr mit 152 mm Durchmesser verbunden ist. Das Pulver fällt in einen in einem Staubschutzkasten eingeschlossenen Eimer, der auf einer elektronischen Waage über dem Mischer steht.

Wenn der Mischer Titandioxid benötigt, aktiviert ein Bediener den Förderer sowie den Vibrator und das Rührwerk im Trichter. Die Steuerung stoppt den Förderer automatisch, sobald das Gewicht des Materials im Eimer 2,5 kg erreicht. Das anschließend noch nachrieselnde Restpulver bringt das Endgewicht dann ungefähr auf die geforderten 2,7 kg. „Wir erreichen eine Chargengewichtsgenauigkeit von ca. ± 0,01 kg, was um ein Vielfaches genauer ist als mit dem alten System", berichtet Gross.

Die anfänglichen Berechnungen von Gross ließen angesichts der variablen Fließeigenschaften von Titandioxid bis zu drei Minuten Zeit, um die erforderlichen 2,7 kg zu deponieren, doch dies wird nun in 30 bis 45 Sekunden erledigt.

Der Förderprozess endet im Staubschutzkasten

Da ein Bediener den gefüllten Eimer in den Mischer entleeren kann, ohne ihn aus dem Staubbehälter zu entfernen, tritt kein Titandioxid aus dem gesamten System aus.

„Das System hält den Staub effektiv zurück", betont Gross. Während es gleichzeitig die Arbeiter und das Werk vor Schmutzbelastung schützt, verringert dieses System Materialverlust und vermeidet die Notwendigkeit, eine entfernte Staubauffangstelle reinigen zu müssen.

Zur Wartung reinigt Gross die Vorrichtung alle drei oder vier Monate und stellt fest: „Das ist im Grunde genommen ein wartungsfreies Gerät."

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Sackaustragesystem hält Titandioxidstaub bei PVC-Mischverfahren zurück

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11-kg-Säcke mit staubigem Titandioxid-Pulver werden manuell in die Sackentleerstation mit Staubfang und Tragschale zum Öffnen der Säcke entleert.

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Die Sack Ablage der Sackentleerstation dient als Arbeitsfläche zum Öffnen der Säcke zum Entleeren. Ein Vakuumgebläse zieht den Staub auf die Filterpatronen, während ein pneumatischer Vibrator und ein Rührwerk den Fluss des schwer zu bewegenden Pulvers zum Einlass der flexiblen Schnecke am Boden leiten.

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Ein 7,6 m langer flexibler Schneckenförderer transportiert das Titandioxid zum Mischer auf der Zwischenebene. Der Förderer nutzt eine flexible Schnecke mit spezieller Geometrie, um das nicht frei fließende Material zu bewegen.

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Das Titandioxid wird dann vom Auslaufstutzen des Förderers durch eine 1,2 m lange Fallleitung geleitet, bevor es in den Mischer gelangt. Die Steuerung erreicht eine Chargengewichtsgenauigkeit von ± 0,01 kg.

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Die PVC-Schutzauskleidung von Ameron International enthält Titandioxid, um UV-Beständigkeit und eine durchscheinend weiße Farbe zu erzielen.

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