Hochviskose Füllgüter wie Farben und Lacke stellen über die gesamte Lieferkette (Supply Chain) hinweg besondere Anforderungen an die Verpackung, die weit über eine gute Restentleerbarkeit hinausgehen. Um die Entnahme und eine optimale Verarbeitbarkeit zu ermöglichen, müssen diese Produkte häufig aufgerührt werden. Dieser Prozess birgt bei herkömmlichem Vorgehen ein enormes Kontaminationsrisiko: Die Verpackung muss eventuell mehrfach geöffnet, Rührwerke müssen eingesetzt und wieder entnommen werden. Äußere Verschmutzungen der Verpackung sind dabei kaum zu vermeiden und – weit schwerwiegender – häufig werden dadurch auch Fremdpartikel in das Füllgut eingebracht. Darüber hinaus ist der Einsatz des gleichen Rührers bei wechselnden Füllgütern äußerst risikoreich. Ungenügende Reinigung oder übersehene Produktanhaftungen können schnell zu beträchtlichem Schaden in der nachfolgenden Anwendung führen.
Impeller für geschlossenes Verpackungssystem
Schütz hat daher ein revolutionäres Verpackungskonzept für hochviskose Füllstoffe entwickelt. Das Konzept bietet entscheidende Prozessvorteile: Ecobulk mit Impeller – ein von Schütz entwickelter Einwegrührer – können von der Befüllung bis zur Entnahme über die gesamte Supply Chain hinweg geschlossen bleiben und ermöglichen trotzdem ein bequemes und effektives Aufrühren der Füllprodukte. Herkömmliche Rührer werden damit überflüssig und die Gefahr einer Kontamination reduziert. Das System ist für alle 1.000 und 1.250 l Ecobulk-Typen mit Einfüllöffnung DN 150 und DN 225 erhältlich. Ein langjähriger Schütz-Kunde unterzog den Impeller nun einem intensiven Praxistest.
Siegwerk Druckfarben nutzt seit über zehn Jahren verschiedene IBC-Modelle (Intermediate Bulk Container) für Transport und Lagerung. Speziell im Hinblick auf die Verarbeitung von strukturviskosen Produkten suchte der Druckfarbenspezialist nach effizienteren Lösungen. Im Rahmen einer Fachmesse wurde das Unternehmen auf das besondere Design des Ecobulk HX sowie den neuen Impeller von Schütz aufmerksam. Der Einwegrührer ist mit der Schraubkappe des IBCs verbunden und wird schon im Werk in die Einfüllöffnung eingesetzt. Lediglich zum Befüllen wird das System entweder kurz entnommen oder bleibt fest installiert – je nach Füllprozess und Containerkonfiguration. Zum Rühren kann ein herkömmliches Antriebssystem ohne größere Änderungs- oder Umbaumaßnahmen angeschlossen werden. Dazu wird der Antrieb über der Schraubkappe platziert und mit einem Gestell am Gitterkäfig fixiert. Die Antriebswelle greift formschlüssig durch die Öffnung des Stopfens in die Nabe des Impellers, wodurch die Rotation an den Impeller im Inneren des Containers weitergegeben wird.
Stark strukturviskoses Füllgut im Test
Die Kombination beider Produkte sollte das Handling dieses strukturviskosen Mediums vereinfachen, so lautete die Vermutung von Siegwerk. Um die Vorteile dieses geschlossenen Verpackungssystems in der Praxis zu ermitteln, riefen die beiden Unternehmen gemeinsam einen Rührtest ins Leben – und zwar mit einem diesbezüglich kritischen Produkt der Siegburger.
Die Experten füllten zunächst einen HX-Container von Schütz zu zwei Dritteln mit insgesamt 650 kg stark strukturviskosem Zwischenprodukt. Die etwa zweitägige Lagerung (Ruhephase) führte zu einer wesentlichen Veränderung der Materialkonsistenz mit einem erheblichen Anstieg der Viskosität. Die Viskosität lag bei über 10.000 Millipascalsekunden (mPas), was eine Entnahme durch die Auslaufarmatur unmöglich machte. Kommt jedoch ein solches Füllgut in Bewegung, kann dessen Viskosität auf zirka 2.000 mPas sinken. Dieses Verhalten wird als thixotrop bezeichnet.
Zum Aufrühren des Mediums kam nun der Schütz Impeller zum Einsatz: Er drehte sich 140-mal pro Minute. Nach zehn Minuten Rühren öffnete der Versuchsleiter die Armatur des Behälters erneut. Innerhalb von 30 Sekunden liefen nun bereits rund 60 kg zusammenhängend aus der Öffnung. Nach einer Rührzeit von 30 min lief das Füllgut dann dünnflüssig mit 186 kg pro Minute aus. Die Oberfläche des Mediums im Container war zu diesem Zeitpunkt allerdings noch sehr dickflüssig.
Durch weitere Entnahme sank der Füllstand im Container so weit, dass nach kurzer Zeit schließlich auch die Oberfläche aufgerührt werden konnte und sich ebenfalls verflüssigte. Als der Füllstand bis zur Oberkante der Flügel des Impellers sank, wurde die Drehzahl reduziert. So lässt sich die Position der beweglichen Flügel an die Restmenge im Container anpassen, um auch weiterhin ein optimales Rühr-Ergebnis zu erhalten. Die Fortsetzung des Rührvorganges bei einer Restmenge ab 80 kg bis zur fast vollständigen Entleerung erbrachte ebenfalls überzeugende Ergebnisse.
Nachdem die letzten Tropfen herausgeflossen waren, sammelte sich kurze Zeit später noch ein Rest von 5 kg am Boden. Dieser Rest resultierte aus den nachlaufenden Wandanhaftungen. Da die konische Form des HX-Innenbehälters diesen Prozess unterstützt, konnte auch die weitere Entleerung kurzfristig durchgeführt werden.
Auch ein stark thixotrop strukturviskoses Produkt wie das Testmaterial lässt sich bereits nach kurzer Rührzeit mit dem Impeller von Schütz im unteren Bereich verflüssigen und ermöglicht somit einen freien Auslauf über den Behälterhahn. Für die gesamte Menge von 650 kg benötigte der Impeller bei einem Energieeintrag von 1,8 kW bei 200 Umdrehungen pro Minute insgesamt zirka 35 Minuten. Beim Rühren im Ecobulk HX sorgt dessen Geometrie mit schrägem Unterboden, geschlossenem, formstabilem Stützkissen, optimiertem Auslauf und tiefliegender Armatur bei diesem zähflüssigen Medium für eine optimale Restentleerbarkeit. Aufgrund des ersten positiven Ergebnisses wird Siegwerk die Tests auf weitere Produktgruppen ausweiten.
Mehr Prozesssicherheit mit Einweg-System
IBCs mit Impeller bilden ein geschlossenes Verpackungssystem. Nach dem Befüllen kann der IBC während der gesamten Supply Chain bis zum Verwenden des Produkts dauerhaft geschlossen und versiegelt bleiben – auch beim Rührprozess. Durch den Einsatz des Impellers als Einweg-System wird die Gefahr der Kontamination durch Füllgutrestanhaftungen am Rührer komplett ausgeschlossen und somit die Prozesssicherheit noch einmal um ein Vielfaches erhöht.
