ST. LOUIS, MO — Bei der Herstellung von blauen Toilettendeodorants für den Einbau in die Toilettenschüssel konnte Willert Home Products die Chargenzeit um 20 % verkürzen, die Chargengenauigkeit auf 0,01 % verbessern und Staub im Arbeitsbereich beseitigen, indem das Unternehmen ein automatisiertes System aus zwei Schüttgut-Entleerungsvorrichtungen und fünf flexiblen Schneckenförderern einsetzte.
Durch die Umstellung vom manuellen Entleeren von 50-Pfund-Säcken auf das automatisierte Entladen von 2000-Pfund-Großsäcken mit zwei schwer zu transportierenden, hygroskopischen Pulvern hat sich das System in weniger als einem Jahr amortisiert, da die Chargen in kürzerer Zeit abgearbeitet werden konnten und die Rohstoffkosten gesenkt wurden. Die Einsparung der Entsorgungskosten für leere 50-Pfund-Säcke trug ebenfalls zu den Einsparungen bei.
Bisher wurden 50-Pfund-Säcke mit wasserfreiem Borax und Natriumsulfat von Hand in einen Mischer mit einer Kapazität von 5.000 Pfund geschüttet. Willert Home Products versuchte erfolglos, die Mischung mit einem Becherwerk und anschließend mit einem aeromechanischen Förderer in einen kleineren Mischer auf der zweiten Ebene zu befördern.
Durch Feuchtigkeit aufgequollene Pulver
Bryan Willert, Vizepräsident für Produktion, sagt: „Der Becherwerk blockierte und ging kaputt, wenn die Pulver aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit hier in St. Louis klumpten. Wir haben ihn durch einen aeromechanischen Förderer ersetzt, doch dadurch wurde zu viel Energie in die Mischung eingebracht, wodurch die feuchtigkeitsempfindlichen Pulver schmolzen, verklumpten und die Förderanlage verstopften. Die Seile rissen. Als wir dem Mischer einen sprühgetrockneten Tensidzusatz hinzufügten, verkleisterte der Förderer noch stärker.“
Willert erwog, den aeromechanischen Förderer durch einen pneumatischen Förderer zu ersetzen, entschied sich jedoch für Flexible Spiralförderer. „Das geschlossene Rohr des flexiblen Schneckenförderers erfüllte unsere Anforderung, die Pulver von der feuchten Umgebungsluft zu isolieren. Dank der schonenden Förderung fließen die Pulver problemlos hindurch“, sagt er.
Die flexiblen Schneckenförderer befördern das Material durch ein Rohr mit einem Durchmesser von 4,5″, in dem eine robuste, flexible Edelstahlschnecke untergebracht ist, die von einem Elektromotor mit geringer Leistung angetrieben wird. Während sich die flexible Schnecke dreht, zentriert sie sich von selbst. Der Abstand zwischen der Schnecke und der Rohrwand minimiert oder verhindert Beschädigungen am Produkt.
Wasserfreies Borax ist abrasiv, dabei jedoch leicht und locker (Schüttdichte 47,6 lb/cu ft, Korngröße 200 Mesh). Das flexible Förderband, das das Material zum Mischer transportiert, erfordert eine hochbelastbare Flachdrahtschnecke, deren flache Förderfläche eine positive Vorwärtskraft ausübt und gleichzeitig die Radialkraft auf die Wände des Außenrohrs reduziert. Der hochbelastbare Draht hält der Abrasivität des Materials stand.
Da Natriumsulfat eine höhere Schüttdichte (73,2 lb/cu ft) und eine Korngröße von 200 bis 400 Mesh aufweist, ist für den Transport eine Rundschnecke erforderlich, die auf das Material höhere Radialkräfte ausübt.
Stückzahlbetrieb auf zwei Ebenen
Zwei Flexicon-Big-Bag-Entleerer, die jeweils mit einem pyramidenförmigen Trichter mit einem Fassungsvermögen von 3,5 Kubikfuß ausgestattet sind, fördern das Material in zwei 30 Fuß lange flexible Flexicon-Schneckenförderer, die das Material in einem Winkel von 45° zum 10 Fuß hohen Schüttgutmischer transportieren.
Nebenbestandteile wie Flüssigkeiten und Farbstoffe werden an einer Sackentleerstation zugeführt und über einen 10-Fuß-Schlauchförderer zum Mischer transportiert.
Vom Großmischer befördert ein weiterer 25-Fuß-Schraubenförderer die Mischung zu einem kleinen 600-Pfund-Mischer auf der zweiten Ebene, von wo aus sie durch Schwerkraft in einen Ausgleichstrichter geleitet wird, der wiederum eine Dosiervorrichtung beschickt, welche die Mischung dosiert in einen gleichlaufenden Doppelschneckenextruder einspeist, der die Toilettenspülkasten-Pucks herstellt.
Austragsvorrichtungen befördern schwer fließende Pulver
Jeder Big-Bag-Entleerer ist mit pneumatisch betätigtenFLOW-FLEXER®-Sackaktivatoren ausgestattet, die den Fluss schwer fließender Pulver fördern, indem sie die unteren Seitenwände des Sacks in voreingestellten Intervallen massieren. Während sich der Sack entleert, vergrößert sich der Hub der Platten, wodurch die Seitenwände in eine steile „V“-Form angehoben werden, was eine vollständige Produktentleerung fördert. „Ohne die Massagevorrichtungen würden die Pulver nicht aus den Säcken fließen“, sagt Willert.
Der Trichter unter jedem Schüttgut-Entleerer enthält ein mechanisches Rührwerk und einen pneumatischen Rüttler, die den Materialfluss in den Einlassadapter jedes Schneckenförderers fördern.
System hält Staub fern
Das Dosiersystem verhindert die Staubentwicklung, die bisher beim Einfüllen von 50-Pfund-Säcken in den Großmischer auftrat. Die Pulver bleiben vom Zeitpunkt des Anschlusses der Großsäcke über den Fördervorgang bis hin zur abschließenden Extrusion vollständig eingeschlossen. „Das gesamte System ist hermetisch abgedichtet“, sagt Willert.
An jedem Entleerungsvorrichtung für Schüttgutsäcke wird die Staubentwicklung durch ein Irisventil mit einem Durchmesser von 12 Zoll und einer flexiblen, undurchlässigen Membran kontrolliert, das es dem Bediener ermöglicht, den verschlossenen Auslauf des Sacks in den Einlaufschacht zu ziehen und das Ventil um den Auslauf herum zu schließen. Anschließend wird der Auslauf gelöst, die Zugangsklappe des Schachts geschlossen und das gekerbte Ventil langsam geöffnet, wodurch ein unkontrollierter Austritt von Material aus dem Sack und das Entweichen von Staub verhindert werden.
Die Qualitätskontrolle verbessert sich
Die Qualitätskontrolle und die Genauigkeit der fertigen Charge werden durch ein von Willert Home Products entwickeltes und installiertes SPS-/PC-Dosierprogramm überwacht und gesteuert. Das Programm dosiert präzise Mengen der beiden Pulver aus den Schüttgutsäcken über die flexiblen Förderbänder mit Geschwindigkeiten, die durch eine drehzahlgeregelte Motorsteuerung geregelt werden. Willert erklärt: „Die Förderbänder können enge Toleranzen gegenüber unserem Sollwert einhalten. Die Steuerung kann die Förderbänder anweisen, in einen Tropfmodus zu wechseln und auf Knopfdruck mit einer Genauigkeit von weniger als einem halben Pfund anzuhalten.“
Bisher versuchte ein Mitarbeiter, genaue Mengen aus den 50-Pfund-Säcken zu entnehmen, indem er die Zutaten in den Mischer streute. „Das war ziemlich ungenau“, sagt er.
Um die Kapazität zu erhöhen, installiert das Unternehmen eine zweite Dosieranlage, die der ersten ähnelt. Sie umfasst einen zweiten Mischer mit einer Kapazität von 5.000 Pfund, einen Mischer mit einer Kapazität von 1.000 Pfund, einen Ausgleichstrichter und einen zweiten Extruder. Der Materialtransport erfolgt über Flexible Spiralförderer, die mittels Übergangsadaptern horizontal an die ursprünglichen flexiblen Förderer angeschlossen sind.
Willert Home Products fertigt im Auftrag eines japanischen Unternehmens Toilettendeodorant-Tabletten für den lokalen Vertrieb. Das präzisere und produktivere Dosiersystem wird der steigenden Nachfrage nach dem Produkt sowie den strengen Qualitätsstandards des Kunden gerecht.