EFRE-Projekt: Schaum-MRS-Reaktor

Produkte aus Kunststoffschaum maßschneidern

Pressemitteilung / 17.4.2017

Fraunhofer UMSICHT entwickelt in einem Konsortium aus fünf Partnern ein Aggregat für das Schäumen von Kunststoffen, das die reaktive Modifikation der Kunststoffe von der restlichen Extrusionsanlage prozesstechnisch entkoppelt. Das Aggregat ist in bestehende Anlagen und Prozessketten integrierbar. Die neue Produktionstechnologie erlaubt eine ressourceneffiziente Produktion maßgeschneiderter Schaumprodukte, indem die Materialmodifizierung in den Extrusionsprozess integriert und mehrstufige Prozessketten substituiert werden.

Das Schäumen von Kunststoffen stellt eine Schlüsseltechnologie zur Verbesserung der Ressourceneffizienz dar, indem es Materialeinsparungen bei der Herstellung (Einsparung von Neumaterial durch Dichtereduktion) und in der Anwendung (Einsparung von Heizenergie durch Dämmung, Kraftstoffeinsparung durch Leichtbau im Automobil) ermöglicht.

Um die für den Schäumprozess und die Schaumeigenschaften bedeutsamen Schmelzeeigenschaften von Kunststoffen einzustellen, werden die verwendeten Kunststoffe reaktiv modifiziert. Beispiele für solche Modifikationen sind die Kettenverlängerung von Polyethylenterephthalat (PET) und die chemische Vernetzung von Polyethylen (PE). Beide Schäumprozesse unterliegen derzeit vielfältigen Einschränkungen (mehrstufige Prozesse, eingeschränkte Massedurchsätze). Hier setzt das Verbundprojekt Schaum-MRS-Reaktor an.

Entwicklungsziele

Entwickelt werden soll eine Technologie, die eine effiziente Produktion maßgeschneiderter Schaumprodukte erlaubt, indem die Materialmodifizierung in den Produktionsprozess integriert und mehrstufige Prozessketten substituiert werden. Dazu wird basierend auf einem Mehrwellenextruder ein Aggregat entwickelt, das durch eine große Reaktionsoberfläche und eine definierte Verweilzeit eine kontrollierte, vom restlichen Prozess entkoppelte reaktive Modifikation ermöglicht. Das Aggregat soll kostengünstig in bestehende Anlagen und Prozessketten integrierbar sein. Die Integration der Materialveredelung in den Extrusionsprozess verlagert diesen wertschöpfenden Schritt vom Rohstoffhersteller (meist globale Konzerne) zum Verarbeiter (meist regionale, kleine und mittelständische Unternehmen).

Entwicklungsschritte

Zuerst werden Material- und Reaktionscharakteristiken für die reaktiven Prozesse ermittelt und daraus die maschinenbaulichen Anforderungen abgeleitet (Fraunhofer UMSICHT). Aufbauend darauf wird ein erster Prototyp eines Multirotationssystem-(MRS)-Reaktors konzipiert und gefertigt (Gneuss), der dann in einer Laboranlage systematisch getestet wird (IKV). Die dabei im Labormaßstab produzierten Schäume werden bereits bei Herstellern getestet (Trocellen, Inde Plastik). Basierend auf den daraus resultierenden Erkenntnissen wird ein Technikumsreaktor konzipiert und gefertigt (Gneuss), der bei einem Kunststoffverarbeiter (Inde Plastik) installiert und getestet wird. Neben der Maschine müssen Additive in Grundlagenversuchen (UMSICHT) entwickelt werden, bevor sie in industriellem Maßstab compoundiert werden (A. Schulman).

Die Anwendung der im Projekt entwickelten Anlagentechnik wird anhand der Beispiele von PET-Schaum für Lebensmittelverpackungen und chemisch vernetztem PE-Schaum (u.a. für den Einsatz im Automobil) untersucht.

Projektpartner

A.Schulman (Kerpen), Gneuss GmbH (Bad Oeynhausen), Inde Plastik (Aldenhoven), IKV (Aachen), Trocellen (Troisdorf) und Fraunhofer UMSICHT (Oberhausen)

Langtitel des Projekts

Entwicklung eines von der restlichen Extrusionsanlage prozesstechnisch entkoppelten Aggregats zur Durchführung chemischer Reaktionen anhand des Prozessbeispiels der Schaumextrusion

Kurztitel des Projekts

Schaum MRS Reaktor

Förderhinweis

Das Projekt »Schaum-MRS-Reaktor« wird gefördert mit einer Zuwendung des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2010 »Investitionen in Wachstum und Beschäftigung«. Projektträger: LeitmarktAgentur.NRW – Projektträger ETN Forschungszentrum Jülich.