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Technische Biokunststoffe2019-06-27T10:38:35+02:00

Compoundier-Systeme für Biokunststoffe

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.

Der Begriff Biokunststoffe oder Biopolymere wird nach wie vor nicht einheitlich verwendet. Meist wird darunter aber eine Vielzahl von unterschiedlicher Kunststoffe 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 gefüllt oder verstärkte Werkstoffe (siehe dazu auch separaten Artikel) werden darunter nicht verstanden.

Typische Anwendungen

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

Anforderungen an die Compoundierung von Biokunststoffen

Für das Compoundieren von Biokunststoffen sind hervorragende dispersive und distributive Mischvorgänge bei moderaten Schergeschwindigkeiten und tiefen Produkttemperaturen die zentralen Voraussetzungen, um einen möglichst geringen Molekularsgewichtsabbau 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.

Biokunststoff-Flasche mit Orangensaft / Compoundier-System

Typisches Anlagenlayout für die Aufbereitung von Biokunststoffen

Typisches Anlagenlayout für eine Bioplastik-Compoundiermaschine

BUSS Compoundier-Systeme bieten folgende spezifische Vorteile

  • Gleichförmige, moderate Scherraten
    Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen 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.

  • Entgasung von flüchtigen Bestandteilen
    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.

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

  • Hohe Füllgrade erzielbar
    Die BUSS Compoundier-Technologie erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 90%, 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.

  • Niedrigere Prozesstemperaturen
    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.

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  • Buss Kneader technology
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