motan-colortronic entwickelt Kristallisationstechnik für „grünes“ EPS

Synbra Technology-Geschäftsführer Jan Noordegraaf hat die Serienproduktion verschiedener Biofoam-Produkte fest im Griff. / Synbra Technology’s Managing Director Jan Noordegraaf has serial production of different BioFoam products firmly in grip.

Trotz des sehr kleinen Verarbeitungsfensters und anspruchsvoller Produkteigenschaften ist die Steuerung der Kristallisation und Trocknung laut Synbra völlig unproblematisch. / According to Synbra, despite the very narrow processing window and demanding product properties, control of crystallisation and drying is entirely problem-free.

Der rechts stehende Kristallisator und Trockner wurde als eines der Kernelemente der PLA-Schaumproduktion aus einer Standardanlage entwickelt und den speziellen Bedingungen angepasst. / The crystalliser and drier (right) has been developed as one of the core elements and adapted to the special conditions of PLA foam production from a standard line.

Bedienermenü der Kristallisator-Steuerung / Main menu of the crystalliser’s control

Einer der renommierten europäischen Produzenten von expandierbarem Polysterol (EPS) bietet Rohmaterialien und geschäumte Produkte für Verpackung und Isolation nun auch auf Basis biobasierter Rohstoffe an. Die speziell angepasste Kristallisationstechnik entwickelte und installierte motan-colortronic gemeinsam mit dem Anwender und Vertriebspartner Ora Machines.

Innovative Produkte wie feuerfestes EPS und ein Strahlung absorbierendes EPS gehören zu den Innovationen der niederländischen Synbra-Group. Mit dem Slogan „Groener kunnen we het niet maken“ bewirbt das Unternehmen nun seine jüngste Innovation: BioFoam – ein patentiertes, geschäumtes „EPS“ für verschiedene Anwendungen wie Verpackung und Isolation. Zwei Arten von Milchsäuren werden zu Lactiden aufbereitet, um daraus amorphes PLA zu produzieren. Das wiederum dient als Grundstoff für die Produktion der schäumbaren Werkstoffe.

Im Jahr 2012 gelang es, den Werkstoff in die Serie zu bringen. In diesem „grünen EPS“ stammen aktuell rund 99 Prozent der Rohstoffe aus Pflanzen, der Prozess kann aber auch auf die vollständige Substitution Öl-basierter Rohstoffe  umgestellt werden. Eine ganze Reihe von Anwendungen des grünen Schaums ist inzwischen realisiert.

Kristallisation mit Spezialanforderungen
„Das Chemie-Know-how war teilweise bereits vorhanden, schließlich produzieren wir auch das Polysterol für unsere bisherigen Produkte selbst. Zusätzlich wurden  Mitarbeiter eines Instituts der Universität Wagingen ins Boot geholt, mit denen heute gemeinsam entsprechende Patente gehalten werden“, erklärt Jan Noordegraaf Geschäftsführer der Synbra Technology. Im Labor ließen sich die Prozesse zwar nachvollziehbar ausprobieren. Ob sie aber auch in größerem Maßstab funktionieren würden und wie die einzelnen Anlagenkomponenten ausgelegt werden müssten, war noch offen. Als ein erfolgbestimmendes Element des Verfahrens erwies sich die Kristallisation.

Da motan-colortronic über den regionalen Vertriebspartner Ora Machines bereits mehrere Anlagen an Synbra geliefert hatte, sollten Versuche im motan-colortronic-Technikum in Deutschland zeigen, ob bereits bestehende Kristallisationsanlagen für das neue Produkt genutzt werden können. Auf Basis einer Standardanlage – die auch für andere amorphe PLAs und PET im Einsatz ist – adaptierten Applikationsingenieure von motan-colortronic den Prozess für die industrielle Anwendung. Gleichzeitig spielten Fragen der Wirtschaftlichkeit eine Rolle.

Die Herausforderung bestand unter anderem in einem sehr schmalen Prozessfenster. Es wurde eine spezielle Temperaturführung entwickelt, um Temperaturlunker und Verklebungen sicher zu vermeiden und die vollständige Kristallisation zur erreichen. Das Material wird im Trichter intensiv in Bewegung gehalten und in einem sehr engen Fenster verarbeitet.

In den Echtprozess gehen
Nachdem der Prozess der PLA-Kristallisation und Trocknung im Motan-Colortronic-Technikum seine generelle Funktionsfähigkeit bewiesen hatte, startete Synbra kurzfristig mit dem Echtbetrieb unter realen Bedingungen im eigenen Werk. Um das einerseits schnell, andererseits mit überschaubarem Risiko zu realisieren, stellte Ora Machines, leihweise einen Technikums-Kristallisator sowie Verfahrens-Know-how in Form eigener Mitarbeiter zur Verfügung. „Wir haben uns hier ganz bewusst für Motan-Colortronic und Ora entschieden, weil beide Unternehmen mit einem eigenen Technikum arbeiten und bereit waren, Verantwortung in der Entwicklung zu übernehmen. Die Unternehmen lieferten auch entsprechende Kompetenzen in der Verfahrenstechnik und sind bereit, an wirtschaftlich optimierten Lösungen zu arbeiten. Das ist gerade bei völlig neuen Produkten wie es Biofoam ja war, für uns sehr wichtig“, begründet Jan Noordergraaf die Vorgehensweise.
Die Bertriebserfahrungen flossen in den speziell für dieses Projekt von motan-colortronic optimierten Kristallisator des Typs Luxor HDC und seine Neben-aggregate ein. Geblieben ist es bei der gerätetypischen offenen Prozessführung, die den hydrolytischen Abbau des Materials und den Energieverbrauch dank eines integrierten Wärmetauschers minimiert. Der schon standardmäßig robusten und verwindungssteifen Rührwerkskonstruktion kam hier aufgrund der Materialeigenschaften besondere Bedeutung zu. Die Temperaturführung wurde entsprechend dem schmalen Verarbeitungsfenster optimiert. Die feinfühlige Luftmengenregelung mit frequenzgesteuerten Antrieben und die variabel zu gestaltenden, automatisch laufenden Anfahrprogramme boten dafür gute Voraussetzungen. Typischerweise enthält das produzierte Material 100 bis 150 ppm Restfeuchte.

Die Anlage zur PLA-Kristallisation und Trocknung mit maximal rund 800 Kilogramm Durchsatz pro Stunde ist skalierbar. Mit anziehender Nachfrage lassen sich problemlos größere Durchsätze realisieren.