Kreyenborg: Schnelle Kristallisation und Trocknung von PLA

Als besondere Herausforderungen bei der Verarbeitung von Polylactid (PLA) gelten das Kristallisieren und das Trocknen. Da PLA ein hygroskopischer Thermolast ist, absorbiert es leicht Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Das Vorhandensein selbst kleiner Mengen an Feuchtigkeit hydrolysiert das Biopolymer in der Schmelzphase und reduziert das Molekulargewicht. Dadurch nehmen die mechanischen Eigenschaften ab und die Qualität des Endprodukts wird beeinträchtigt. Daher muss PLA kurz vor der Schmelzeverarbeitung gründlich getrocknet werden. In vielen Fällen muss recyceltes Polymer vor der Trocknung auch kristallisiert werden.

Kreyenborg bietet mit dem Infrarot-Drehrohr (IRD) nach eigenen Angaben eine schnelle, energiesparende und produktschonende Lösung an. Das Aufgabegut wird zunächst durch ein volumetrisches Dosiersystem in das Drehrohr eingeführt. Danach wird mittels infrarotem Licht Wärme auf hohem Temperaturniveau schnell und direkt in den Kern des Materials eingebracht. Die in den Kern gebrachte Energie erwärmt das Material von innen und treibt die Feuchtigkeit durch den Wärmefluss von innen nach außen. Die mit Feuchtigkeit aufgeladene Luft wird durch einen konstanten Luftstrom abgeführt.

Der im Drehrohr eingeschweißte kontinuierliche Schneckengang sorgt den weiteren Anbieterangaben zufolge für einen homogenen Massenfluss bei definierter Verweilzeit (First-in/First-out Prinzip). Durch die in die Wendeln integrierten Mischelemente und die Rotation erfolgt demzufolge eine kontinuierliche Durchmischung des Aufgabegutes. Dabei wird die Oberfläche permanent ausgetauscht. Durch die permanenten Drehbewegungen wird ein Blockieren und Verklumpen des Produktes vermieden. Bedingt durch diese Vorteile sollen Trocknungszeiten von bis zu 15 Minuten erreicht werden können.

In konventionellen Warmlufttrocknern könne das zuvor kristallisierte PLA bei lediglich 65-90°C (150-190°F) mit entfeuchteter Luft getrocknet werden. Höhere Trocknungstemperaturen könnten zu einer Erweichung und Blockierung des Polymers im Trockner führen. Üblicherweise würde dies zu Trocknungszeiten von zwei Stunden bis zu acht Stunden während niedrigere Trocknungstemperaturen zu verlängerten Trocknungszeiten führen. Der Energieeintrag bei diesen konventionellen Verfahren sei zum Teil erheblich.

In der Regel muss PLA auf < 250 ppm Feuchtigkeit getrocknet und auf diesem Feuchtigkeitsniveau gehalten werden, um die Hydrolyse während der Schmelzeverarbeitung zu minimieren. Dies soll realisierbar sein mit dem Infrarot-Drehrohr von Kreyenborg. Ein trockenes Granulat helfe, den Verlust der relativen Viskosität (RV) zu kontrollieren, der kleiner als 0,1 sein sollte. Die Kontrolle des RV-Verlusts gilt als entscheidend für die Aufrechterhaltung der Schlagzähigkeit, der Schmelzviskosität und anderer wichtiger Eigenschaften des Ausgangsmaterials.

Kreyenborg lädt Kunden, die sich von der Leistungsfähigkeit der Anlagen überzeugen möchten, zu Technikumsversuchen ein, die jetzt auch online durchgeführt werden können.

Weitere Informationen: www.kreyenborg.com

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