VDI 4075 Blatt 7-2015 Cleaner production (PIUS) - Plastics processing (extrusion).pdf

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1、ICS 13.020.01, 83.020 VDI-RICHTLINIEN Juli 2015 July 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) Kunststoffverarbeitung (Extrusion) Cleaner production (PIUS) Plastics processing (extrusion) VDI 4075 Blatt 7 / Part 7 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deu

2、tsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU) Fachbereich Ressourcenmanagement VDI-Handbuch Ressourcenmanagement in de

3、r Umwelttechnik VDI-Handbuch Kunststofftechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:06.14Entwurf, deutschFormeredition:06/14Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbe

4、halten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 3 3 PIUS in Extrusionsbetrieben 4 4 Vorgehensweise 10 4.1 Schritt 1 Definition der Ziele und Wirkungsgrenzen . 10 4.2 Schritt 2

5、 Identifikation der Ein- und Ausgangsstrme . 11 4.3 Schritt 3 Feststellung der Rahmenbedingungen 11 4.4 Schritt 4 Auswahl und Darstellung der Ein- und Ausgangsstrme 12 4.5 Schritt 5 Analyse des PIUS-Potenzials in Extrusionsbetrieben 13 4.6 Schritt 6 Darstellung des Verbesserungspotenzials durch PIUS

6、 im Vergleich zur Istsituation 14 5 Praxisbeispiele von PIUS-Manahmen in Extrusionsbetrieben . 15 Schrifttum 20 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references . 3 3 PIUS in extrusion plants 4 4 Procedure 10 4.1 Step 1 Define the objectives and system boundaries 10 4.2 Step 2

7、Identify the incoming and outgoing flows . 11 4.3 Step 3 Determine the relevant framework 11 4.4 Step 4 Select and represent the input and output flows 12 4.5 Step 5 Analysis of the PIUS potential in extrusion plants . 13 4.6 Step 6 Represent the potential for improvement through PIUS compared with

8、the actual situation . 14 5 Practical examples of PIUS measures in extrusion plants 15 Bibliography 20 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 4075 Blatt 7 / Part 7 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt die

9、ser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie i

10、st unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtl

11、inienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4075. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, m

12、icro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratit

13、ude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/4075. Einleitung Das Fertigungsverfahren Extrusion“ ist eines der weltweit am meisten verwendeten Herstellungsver-fahren zur Verarbeitung vo

14、n Kunststoff und zur Produktion von Halbzeugen wie Rohren, Profilen, Platten oder Folien. Eine Studie des Dachverbands der europischen Kunststoff- und Gummimaschi-nenhersteller (EUROMAP) von 2011 kommt zu dem Ergebnis, dass in Europa jhrlich etwa 50 Millionen Tonnen Kunststoff verarbeitet wer-den, e

15、twa die Hlfte davon im Extrusionsverfah-ren. Etwa 20 % des dafr maschinenspezifisch bentigten Energiebedarfs liee sich bis 2020 ein-sparen 1. Aufgrund der kontinuierlichen Arbeitsweise des Extrusionsprozesses und der meist entfallenden Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Produk-te ist die Extrus

16、ion innerhalb der Kunststoffverar-beitungsverfahren vergleichsweise material- und energiesparend. Weiterhin ist die Verarbeitung von zuvor rezyklierten Kunststoffgranulaten mglich und gngige Praxis. Der Prozess selbst ist weitge-hend frei von Emissionen. Seit einigen Jahren ist in der Branche, nicht

17、 zuletzt durch strker werdenden Kosten- und Wettbe-werbsdruck durch gnstige Anbieter aus dem Aus-land, der Trend hin zu mehr Nachhaltigkeit sowie Energie- und Ressourceneffizienz deutlich erkenn-bar. Des Weiteren ist der Rohstoffpreis fr das Ausgangsmaterial (Kunststoffgranulat) eng an den weltweite

18、n lpreis gekoppelt, der seit einigen Jah-ren ansteigt. Aus diesem Grund kommt auch einer generellen Materialeinsparung entscheidende Be-deutung zu. Hierzu existieren verschiedene For-schungsprojekte, um Material- oder Farbwechsel-Introduction Extrusion as a production process is one of the most wide

19、ly used processes globally for processing plastics and manufacturing intermediate products such as pipes, profiles, plates, or films. In 2011, a study conducted by Europes association for plas-tics and rubber machinery manufacturers (EURO-MAP) found that 50 million tonnes of plastics are processed i

20、n Europe per year, roughly half of which by extrusion. Until 2020, it would be possi-ble to reduce the energy required specifically in the machinery of this process by about 20 % 1. Due to the continuous operation of extrusion pro-cesses and because most of the products do not need any finishing, ex

21、trusion is a relatively materi-al- and energy-saving method among the plastics processing technologies. Moreover, it allows the use of recycled plastic granules, which is common practice. The process itself is largely free of emis-sions. For some years, a marked trend has been seen in the industry,

22、not least forced by the increasing cost and competition pressure from cheaper foreign suppliers, toward more sustainability as well as energy and resource efficiency. What is more, the price of raw materials (plastics granules) is tightly linked to the global oil price, which has been showing an upw

23、ard trend overall. This is why gen-eral material conservation is crucial. Several re-search projects deal with developing designs that help making material or colour changes within the process as efficient and fast as possible 3. This B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015

24、-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 4075 Blatt 7 / Part 7 3 vorgnge innerhalb des Prozesses so effizient und so schnell wie mglich zu gestalten 3. Dadurch kann die nicht zu vermeidende Ausschussmenge auf ein notwendiges Minimum gesenkt werden. Die Nachfrage de

25、r Kunststoffverarbeiter nach effi-zienter Maschinentechnik steigt stark an und die Maschinenhersteller reagieren mit energiesparen-den Neuentwicklungen und energieeffizienten Austauschkomponenten fr die gesamte Prozess-kette. In der Branche existieren z. B. auf Fachta-gungen publizierte Komponentenv

26、ergleiche und Benchmarks. Diese werden teilweise auch von den Maschinenherstellern zur Verfgung gestellt oder zu Werbezwecken eingesetzt. Als Beispiel hierfr gilt die momentan bei EUROMAP in Bearbeitung befindliche technische Empfehlung zur Berech-nung des spezifischen Energiebedarfs von Extru-sions

27、maschinen. Diese soll verschiedene Extruder fr den Kunden aus Energiesparsicht transparenter machen. Neben der Investition in wirkungsgradoptimierte Maschinen und Anlagen knnen auch durch An-passung der Prozessparameter im Betrieb hufig groe Effizienzpotenziale mit geringem Aufwand erschlossen werde

28、n. Auch fr die energie- und materialeffiziente Maschinen- und Prozesspara-metrierung existieren zahlreiche Verffentlichun-gen und Quellen. Neben der Vermittlung von In-formationen soll diese Richtlinie auch ein methodi-sches Handwerkszeug darstellen, um gerade in kleinen und mittleren Unternehmen zi

29、elgerichtet Verbesserungen zu entwickeln. Sie stellt somit eine detaillierte und speziell auf die Extrusion von Kunststoffen ausgerichtete Ergnzung der Richtli-nie VDI 4075 Blatt 1 dar. can help reduce the amount of unavoidable waste to an absolutely necessary minimum. There is a strongly increasing

30、 demand for efficient machinery from plastics processing companies, and the equipment manufacturers are reacting with new and energy-saving developments and energy-efficient replacement components for the entire process chain. Comparisons of components and benchmark reports are being published, e.g.

31、 at symposiums, and circulate in the industry. Some are also handed out by equipment manufacturers or used for advertising. One example is the technical recommendation for calculating the specific energy consumption of extrusion machines, which is cur-rently prepared at EUROMAP. It is intended to ma

32、ke different extruders more transparent to the customer from the energy conservation viewpoint. Besides investing in machinery and plants with an optimised efficiency, it is frequently possible to unleash a large efficiency potential with little ex-pense by adapting the process parameters in opera-t

33、ion. This topic of energy- and material-efficient parameterisation of machinery and processes is also covered in numerous publications and sources. Besides providing information, this standard is intended to be a methodical tool set for the targeted development of improvements especially in small an

34、d medium-sized enterprises. As such, it repre-sents a detailed supplement to the standard VDI 4075 Part 1, specifically focused on plastics extrusion. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie wendet sich an Praktiker aus Kunst-stoffverarbeitungsbetrieben, die das Extrusionsver-fahren einsetzen und auf Erk

35、enntnisse und Erfah-rungen von produktionsintegriertem Umweltschutz (PIUS) bei der Modernisierung oder Planung von Anlagen und Produktionsprozessen zurckgreifen wollen, um gleichzeitig oder mit Prioritt, je nach konkreter Betriebssituation die Umwelt zu schtzen, die Qualitt zu optimieren und die Kos

36、-ten zu senken. 1 Scope This standard is intended for practical experts in plastics processing companies who use extrusion and want to integrate the knowledge and experi-ence from Cleaner Production (PIUS) in the mod-ernisation or planning of plants and production processes, in order to protect the

37、environment, optimise quality, and reduce costs, simultaneously or with the priority being put on certain aspects, depending on the concrete operating situation. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 4075 Blatt 1:2014-10 Produkt

38、ionsintegrierter Umweltschutz (PIUS); Grundlagen und An-wendungsbereich 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this standard: VDI 4075 Part 1:2014-10 Cleaner production (PIUS); Basic principles and area of application B55EB1B3E14C22109E918E8

39、EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI 4075 Blatt 7 / Part 7 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 3 PIUS in Extrusionsbetrieben Unter PIUS“ werden sowohl technische als auch organisatorische Vernderungen von Produktions-ablufen und/oder Produktionsanl

40、agen verstanden, durch die sich eine deutliche Verminderung von Umweltbelastungen erzielen lsst. Gleichzeitig und mit Prioritten, je nach der konkreten Be-triebssituation sind die Qualitt zu optimieren und die Kosten zu senken. Dabei werden durch PIUS Umweltbelastungen nicht erst im Anschluss an den

41、 eigentlichen Produktionsprozess in Form von nachgeschalteten Verbesserungen vermindert, sondern bereits innerhalb der einzelnen Produkti-onsschritte und Teilprozesse. PIUS bietet somit Lsungsanstze fr die Gestal-tung oder Vernderung von Ablufen und Syste-men sowohl bei Manahmen der Neuplanung, Umpl

42、anung, Erweiterungsplanung als auch fr den laufenden Betrieb. Dies fhrt zu einem geringeren oder vernderten Einsatz von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen sowie zu einer effizienteren Nut-zung von Energietrgern. Das Ergebnis besteht aus einer Verminderung der Auswirkungen auf die Umwelt und fhrt vielf

43、ach auch zu einer Verbesse-rung der Arbeitsbedingungen. PIUS muss sich dabei sowohl an den Kriterien des kologischen, nachhaltigen Wirtschaftens als auch an der einzel-unternehmerischen Wirtschaftlichkeit messen las-sen. PIUS hebt sich so vom herkmmlichen, nach-sorgenden Umweltschutz ab. Als Folgeef

44、fekte des integrierten Ansatzes von PIUS werden prozess-technische Innovationen angestoen und Risi-koverschiebungen zwischen den Umweltmedien (Boden, Wasser, Atmosphre) vermieden. Zustz-lich lassen sich durch die Vernderung der Produk-tionsprozesse Betriebs- und Hilfsstoffe einsparen und Maschinenst

45、andzeiten verlngern. Das Herstellungsverfahren Extrusion“ ist sowohl ein eigenstndiger Gesamtprozess (z. B. fr die Her-stellung von Rohren, Profilen oder Flachfolien) als auch ein vorgelagerter Prozess, auf den weitere Bearbeitungsschritte folgen (Blasformen, Thermofor-men usw.). Aufgrund dieser Vie

46、lfalt von verschiede-nen Prozessschritten und Komponenten beschrnkt sich diese Richtlinie auf die charakteristischen und allen Extrusionsverfahren entsprechenden (Teil-) Prozesse, um die Mglichkeiten und Einsatzgebiete von PIUS-Manahmen aufzuzeigen. Die einzelnen Elemente und zugehrigen Energieantei

47、le einer typischen Extrusionsprozesskette, wie der Rohr- oder Profilextrusion, sind in Bild 1 dargestellt. Eine schematische Darstellung einer Produktions-linie fr die Rohrextrusion zeigt Bild 2. In Extrusionsbetrieben ist PIUS fr Manahmen vor allem in folgenden Bereichen geeignet: 3 PIUS in extrusi

48、on plants The concept of PIUS includes both technical and organisational changes in production processes and/or plants that help to achieve a significant re-duction of environmental pollution. Its aim is to simultaneously protect the environment, optimise quality, and reduce costs, with the priority

49、 being put on certain aspects, depending on the concrete operating situation. The PIUS concept means that the mitigation of environmental impacts is not performed by adding remedies downstream of the production process, but by improving the individu-al production steps and process parts directly. PIUS thus offers approaches to designing or modi-fying processes and systems in the course of new planning, replanning and expansion planning, as well as for