Box aus Biokunststoffcompounds zur Aufbewahrung von Cerealien
Anwendung

Compoundier-Systeme für Biokunststoffe

Das ökologische Bewusstsein treibt im Bereich der Biokunststoffe neue Entwicklungen voran

Biokunststoffe gibt es schon sehr lange. Die ersten industriell produzierten Kunststoffe basierten auf Cellulose, die ab 1869 industriell produziert und Kasein, das Anfang des 20. Jahrhunderts in großen Mengen als sogenanntes Kunsthorn hergestellt wurde. Die Entdeckung der Kunststoffherstellung auf Basis von Erdöl zu Beginn des 20. Jahrhunderts verdrängte die Biokunststoffe schnell und auf Jahrzehnte, da sie eine deutlich kostengünstigere Produktion von Kunststoffen ermöglichte.

Erst in den 1980er Jahren führten vor allem steigende Erdölpreise sowie ein sich allmählich änderndes ökologisches Bewusstsein zu neuen interessanten Entwicklungen auf dem Gebiet der Biokunststoffe. Und damit auch zu neuen Compoundier-Systemen für die Produktion.

Typische Anwendungsbereiche

Als Hauptanwendungen gelten Verpackungen, Gebrauchsgüter und technische Teile aus der Transport- und Bauindustrie.

Der Begriff Biokunststoffe oder Biopolymere wird nach wie vor nicht einheitlich verwendet. Meist wird darunter aber eine Vielzahl von unterschiedlichen Kunststoffen zusammengefasst, die mindestens eines von zwei Kriterien erfüllen:

  • Biokunststoffe bestehen mindestens zu einem Anteil aus nachwachsenden (pflanzlichen) Rohstoffen. Nahezu alle Biokunststoffe sind biobasiert.
  • Biokunststoffe sind biologisch abbaubar, d.h. sie lassen sich durch natürlich vorkommende Mikroorganismen zu Wasser und CO2 abbauen, wobei ein geringer Anteil Biomasse entsteht. Auch Biokunststoffe aus fossilen Rohstoffen können biologisch abbaubar sein.

Diese beiden Eigenschaften, die entweder isoliert oder gemeinsam auftreten, werden zur Definition von Biokunststoffen herangezogen: Biokunststoffe sind biobasiert, biologisch abbaubar, oder beides zugleich. Die herkömmlichen Kunststoffe erfüllen keines dieser Kriterien. Die biogenen Rohstoffe oder in der Natur vorkommenden biologischen Makromoleküle wie beispielsweise Proteine, sowie Naturfaser gefüllte oder verstärkte Werkstoffe werden darunter nicht verstanden.

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Vorteile

BUSS Compoundier-Systeme bieten folgende spezifische Vorteile

Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen in der Compoundiermaschine bei tieferen Temperaturen, während nur die erforderliche Scherenergie für die anliegende Verfahrensaufgabe eingeleitet wird. Die enge Scherratenverteilung, im Vergleich zu alternativen Systemen, gewährleistet gleichförmige Scherverläufe für jedes einzelne Partikel. Dies führt zu einer hochwertigen Aufbereitung bei geringerer Energieeinleitung.

Flüchtige Stoffe werden in der Regel durch eine Vakuum-Entgasung am Ende des Verfahrensteils oder ergänzend in der Austragseinheit entfernt.  Die hohe Zahl an Mischzyklen, Scherungen und Umschichtungen der BUSS Ko-Kneter-Technologie innerhalb des Compoundier-Systems sorgt für eine kontinuierliche Erneuerung der Compound-Oberfläche. Auf diese Weise können eingetragene Luft oder flüchtige Bestandteile hocheffizient minimiert werden.

Der BUSS Ko-Kneter erlaubt eine präzise Temperaturführung aufgrund einer kontrollierten Energieeinleitung und gleichförmigen, moderaten Scherraten, sowie deren Temperaturüberwachung durch Thermoelemente. Diese sind in von Polymer umgebenen, hohlgebohrten Knetbolzen an relevanten Positionen entlang des Verfahrensteils montiert.

Die BUSS-Technologie der Compoundiermaschinen erlaubt hohe Füllstoffanteile durch das Aufteilen auf 2-3 Zuführpositionen, nutzen von Einspeiseorganen wie Seitenzuführschnecken, gravimetrischer Zuführung von Füllstoffen, Rückwärtsentlüftung und einer hervorragenden Fördereffizienz. Die moderaten Scherraten des Ko-Kneters erlauben eine mühelose Handhabung der hohen Viskositäten, die bei hohen Füllstoffgraden entstehen.

Die getrennte Ausführung des Compoundierens im BUSS Ko-Kneter und des Druckaufbaus in der Austragseinheit erlaubt ein Aufbereiten bei niedrigen Drücken und tiefen Temperaturen. So kann durch die Konfiguration anwendungsspezifischer Schneckengeometrien in jeder Prozesszone ein optimiertes Temperaturprofil sichergestellt werden.

Anforderungen an die Compoundierung

von Biokunststoffen

Für das Compoundieren von Biokunststoffen sind hervorragende disperse und distributive Mischvorgänge bei moderaten Schergeschwindigkeiten und tiefen Produkttemperaturen die zentralen Voraussetzungen, um einen möglichst geringen Molekulargewichtsabbau und damit die gewünschten Eigenschaften zu gewährleisten.

Das schonende Einarbeiten von Fasern, Füllstoffen und Additiven erfordert oft eine Mehrfachaufteilung der Dosierströme und gegebenenfalls auch die Injektion von flüssigen Additiven an definierten Positionen in der Compoundier-Maschine.

Der BUSS Ko-Kneter kann seine spezifischen Fähigkeiten in diesen Anwendungen hervorragend zur Geltung bringen: Die durch das Wirkprinzip gegebene enorm hohe Anzahl von Mischzyklen bei moderaten, einstellbaren Schergeschwindigkeiten erlaubt höchste Mischeffizienz auf kurzen Verfahrenslängen bei engen Verweilzeitspektren. Mit dem zweistufigen System des BUSS Ko-Kneters werden das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt.

So können die Verfahrensschritte unabhängig optimiert werden. Das aufklappbare Gehäuse des BUSS Ko-Kneters bzw. abfahrbare Gehäuse des Austragsextruders sichert einen schnellen Zugang und hohe Verfügbarkeit des Systems.

Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der ganzen Compoundier-Anlage und die breit abgestützte BUSS-Verfahrensexpertise machen den BUSS Ko-Kneter zur exzellenten Wahl für das Compoundieren von technischen Biokunststoffen.

Typisches Anlagenlayout

Typisches Anlagenlayout eines Bioplastik-Compoundier-Systems

COMPEO Compounder für die Compoundierung von Biokunststoffen

Sehen Sie sich unser typisches Anlagenlayout für die Produktion von Biokunststoff Compounds in unserem COMPEO Showroom an.

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Über Jahrtausende waren natürliche Materialien die primären Werkstoffe der Menschen. Holz diente zum Haus- und Schiffbau, Flachs- und Hanffasern wurden zu Tauen und technischen Textilien wie Segeln und Getreidesäcken verarbeitet.

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