Für die Herstellung von Primär- und Sekundärbatterien wird Carbon Black benötigt, das aufgrund seiner Beschaffenheit bisher nur schwer abzusacken war. Gleichzeitig verursachte die Herstellung hohe Logistik- und Qualitätskosten. Die Vakuum-Technologie eines Verpackungsmaschinenspezialisten aus Lübeck löst diese Probleme und sorgt dafür, dass der wertvolle Rohstoff für Batteriehersteller effizienter und staubfrei in größeren Mengen verfügbar gemacht werden kann.
Umweltfreundlicher, effizienter, leiser: Der Elektromobilität und den damit verbundenen neuen Antrieben gehört die Zukunft. Bis 2030 soll laut Fraunhofer-Institut der Marktanteil an Elektro-Fahrzeugen auf 75 Prozent steigen. Dies lässt die globale Nachfrage nach einer der Schlüsseltechnologien der E-Mobilität stark ansteigen: den Lithium-Ionen Akkus. Sie enthalten neben Lithium, Kobalt und Graphit einen weiteren essenziellen Stoff: leitfähigen Industrieruß, auch Carbon Black genannt. Als Additiv in der Kathode bildet der Ruß ein leitfähiges Netzwerk, das die Funktionsfähigkeit des Akkus sicherstellt. Mit der Nachfrage nach E-Autos und effizienten Energiespeichern steigt daher auch die Nachfrage nach Carbon Black und seinen hochwertigen Unterformen Lamp Black (Flammruß) sowie Acetylene Black (Acetylenruß).
Absackung in komplett geschlossener Vakuum-Kammer
Als ultrafeines Pulver mit einem Korndurchmesser von 60 bis 110 Nanometern und einem damit verbundenen geringem Schüttgewicht sowie hohem Lufthaltevermögen ist leitfähiger Industrieruß für Hersteller besonders schwer abzusacken und transportfähig zu verpacken. Bei herkömmlichen Verfahren sorgen Verstaubungen für hohe Reinigungskosten, Mitarbeiter werden durch die Emissionen gefährdet. Unförmige Säcke mit Lufteinschluss führen zudem zu hohen Logistik- und Transportkosten.
Kompakt und rein: Bei der Absackung in der geschlossenen Vakuum-Kammer tritt kein Staub aus; Gebinde und Anlagenumgebung bleiben sauber
Die Entwickler von Greif-Velox reagierten auf diese Probleme mit der Entwicklung des Vakuum-Verfahrens Velovac. Dieses funktioniert im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ohne Vakuum-Walzen, sodass Anwender weder Zeit noch Kosten in die Wartung und Kalibrierung dieser Anlagenkomponenten investieren müssen. Die Säcke können direkt ohne aufwendiges Anfahren und Aufbau eines Filterkuchens befüllt werden. Denn die Absackung ultraleichter Stoffe erfolgt in einer komplett geschlossenen Vakuumkammer. In dieser wird ein atmosphärischer Unterdruck erzeugt, der das Produkt in einen Ventilsack oder einen FIBC saugt.
Hohe Sicherheit für Mitarbeiter
So gelangen bei der Absackung keine Partikel nach außen, was eine Besonderheit darstellt: Die Absackung von Leichtstoffen wie Carbon Black und seinen verschiedenen Unterformen ist mit herkömmlichen Verfahren eine sehr dreckige Angelegenheit. Bei der Befüllung mit Pumpenpackern werden die Säcke mit einer Presse nachträglich mechanisch verdichtet, wobei etwa jeder 100. Sack aufgrund mangelhafter Verarbeitung undicht wird und platzt. Die Folge sind höhere Kosten und ein höherer Zeitaufwand durch den Stillstand der Maschine sowie ein hoher Reinigungsaufwand; zusätzlich droht eine Gefährdung der Mitarbeiter durch gesundheitsschädliche Stäube. Bei der Absackung in der geschlossenen Vakuum-Kammer werden Mitarbeiter vor Staub geschützt und Produktverlust verhindert sowie die Anlage nicht kontaminiert. Zusätzlich sorgen Automatisierungen für eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen: Während die Mitarbeiter bei herkömmlichen Absackverfahren für Carbon Black unter Vollschutz die Säcke vorsichtig entnehmen mussten, erledigt nun ein Roboter diese Arbeit präzise in einer höheren Geschwindigkeit.
Hochreines Produkt für Lithium-Ionen-Akkus
Für zusätzliche Sicherheit benachrichtigen Staubdetektoren im Inneren der Kammer den Anwender, wenn während des Absackprozesses ein Sack undicht wird, und stoppen den Abfüllvorgang entsprechend, bevor der Sack zu platzen droht. Sollten beim Abfüllvorgang Partikel außerhalb des Gebindes gelangen, werden diese durch die Absaugvorrichtung aufgenommen und ohne Verlust dem Produktfluss wieder zugeführt. Zusätzlich trennt eine Abschneide-Vorrichtung in der Anlage automatisch Ventilüberhänge ab, auf denen sich möglicherweise noch Produktrest befinden könnte, damit weder Sack noch Palette kontaminiert werden. Eine Ultraschallverschweiß-Einheit sorgt für eine reißfeste Verschweißung, die ebenfalls die Transportsicherheit erhöht.
Eckig und gut: Die Vakuumabsackung sorgt für gleichmäßig verpackte Säcke, sodass sich 75 Prozent der Lager- und Logistikkosten einsparen lassen
Aus dem Einsatz der verschiedenen Features resultiert ein für die Batterieproduktion erforderliches, hochreines Produkt. Denn metallische Verunreinigungen und Feuchtigkeit können zu unerwünschten Nebenreaktionen führen und die Leistung und Haltbarkeit der Batterie negativ beeinflussen.
Senkung der Transport- und Logistikkosten
Das Vakuum-Verfahren führt darüber hinaus zu einer Verdichtung des Produkts bei der Absackung. Leitfähiger Industrieruß hat nach der Produktion eine Massenkonzentration von 30 Gramm pro Liter. Beim Absacken in der Vakuum-Kammer wird er um das Vierfache, das heißt auf 120 Gramm pro Liter verdichtet. Diese Verdichtung führt zu einheitlich geformten, gut stapelbaren Säcken ohne Lufteinschluss und damit zu einem einheitlichen Palettenbild. So wird verhindert, dass Säcke beim Transport verrutschen und beschädigt werden. Carbon-Black-Produzenten können durch den Einsatz der Vakuum-Technologie das Versand-Volumen um mehr als die Hälfte reduzieren, sodass für den Transport weniger als halb so viele Container eingesetzt werden müssen. Entsprechend verringert sich auch der CO2-Fußabdruck beim Transport.
Reduzierung von Verpackungsmaterial und des CO2-Fußabdrucks
Auf die höhere Nachfrage nach Carbon Black und der damit verbundenen Hersteller-Anforderung, ultraleichte Pulver auch in größere Gebinde abfüllen zu können, hat das Entwickler-Team von Greif-Velox ebenfalls reagiert. Mittels Vakuum-Verfahren kann der sogenannte Velovac XL leitfähigen Industrieruß jetzt auch in FIBCs staubfrei und effizient absacken. Diese Entwicklung hat positive Auswirkungen auf Lagerung und Transport: Während das Fassungsvermögen für Industrieruß bei Ventilsäcken bei 7,5 Kilogramm liegt, fasst ein FIBC 200 bis 230 Kilogramm – was einer bis zu 66-fach höheren Menge entspricht. Endkunden können größere Säcke schneller bearbeiten und entleeren und benötigen bis zu 30 Prozent weniger Verpackungsmaterial.
Eher düster: Bei herkömmlichen Absackverfahren von Carbon Black sind Mitarbeiter gefährlichen Stäuben ausgesetzt und müssen Vollschutz tragen
Der optimierte Abfüll- und Verpackungsprozess von Carbon Black mittels Vakuum-Verfahren stellt laut Greif-Velox sicher, dass ein hochwertiger Stoff wie Carbon Black gerade in Zeiten von Lieferengpässen und logistischen Herausforderungen schneller, qualitativ hochwertig verpackt in größeren Mengen beim Endkunden verfügbar gemacht wird. Das Verfahren reduziert letztendlich auch den CO2-Fußabdruck für die Batterieproduktion und unterstützt damit die Elektromobilitätswende nachhaltig.
Quelle: Greif-Velox
