Infrastruktur und Anlagen

Die Anlage ist modular nutzbar für die Synthese von Polykondensationspolymeren (Polyester, Polyamide AABB wie PA 6.6, etc.), Polyadditionspolymeren (Polyamide AB wie PA6, Polyurethane, etc.), für radikalische Heterophasenpolymerisationen sowie verschiedene Trenn- und Aufreinigungsaufgaben.

Mögliche Herstellungsmengen sind: Lactid bis 10 kg, PLA und andere Polymere im batch bis 5 kg, PLA kontinuierlich im Doppelschneckenextruder bis 10 kg, Polymerdispersionen bis 20 kg:

• 25 L Emaille-Vollsichtkessel mit Destillationsperipherie, bis 200 °C, -1 bis 0,5 bar
• 12 L Edelstahlreakor mit Destillationsperipherie, bis 300 °C, -1 bis 10 bar
• Rektifikationskolonne mit 30 theoretischen Böden, max. 250 °C, Vorlagekessel 10 L
• Schmelzekristallisation, 1,5 L und 7,5 L Batchgefäße
• 1 L, 1,5 L und 7,5 L Edelstahl-Polykondensationskessel, bis 300 °C, -1 bis 60 bzw. 25 bar, Drehmomente bis 3 000 Ncm, digitale Datenerfassung
• 12 mm Doppelschneckenextruder 36 D, Durchsatz 0,1 - 2 kg/h, bis 400 °C, 8 Heizzonen, 3 Entgasungs- bzw. Dosieröffnungen
• Stranggranulierung

Die Schmelzspinnanlage steht zur Erzeugung und Bemusterung von Filamentgarnen aus biobasierten Thermoplasten (PLA, PBS, PA, etc.) im kg-Maßstab zur Verfügung.

Schmelzspinnanlage nach dem Spinnstreck-Verfahren (Fa. Fourné):

• Verarbeitungstemperaturen ≤ 400 °C
• Schmelzedurchsatz max. 3 kg/h
• Abzugsgeschwindigkeiten: 180 – 1 800 m/min
• Spinndüsengeonmetrien: rund, trilobal, bico
• Filamentanzahl: 1 - 120

Modulare Reckanlage für Post-Processing:

• max. 6 000 tex
• integrierte Commingling-Einheit
• beheizte Streckgalette und/oder Heizplatte
• max. 300 m/min

Zur Beurteilung des Alterungs- und Abbauverhaltens werden unterschiedliche Analysemethoden herangezogen wie zum Beispiel die Dokumentation optischer Veränderungen mittels Mikroskopaufnahmen oder die Bestimmung polymerphysikalischer und -chemischer Eigenschaften.

• Testdauer je nach Aufgabenstellung und Material zwischen vier Wochen und zwei Jahren
• Tests in verschiedenen Substraten (z. B. Kompost, Süßwasser)
• Temperaturbereich für feste Substrate: 20 bis 60 °C
• einstellbare Feuchte des Substrats
• Einsatz von UV-Strahlung zur Untersuchung des Einflusses von Sonnenlicht
• anerkanntes Prüflabor der Bundesgütegemeinschaft Kompost und anerkanntes Prüflabor der DIN CERTCO für Untersuchungen zur Kompostierbarkeit von Werkstoffen nach DIN EN 13432, DIN EN 14995, ASTM 6400

Zur simulierten Bewitterung im Labor stehen Xenonbogen-Bewitterungsgeräte sowie Geräte zum Schnelltest mit Quecksilberdampflampe zur Verfügung (normgerechte Prüfungen oder nach Kundenspezifikation). Kurze Prüfzeiten werden druch Nutzung zugeschnittener Bewitterungszyklen und aussagekräftiger Früherkennungsmethoden, die wir für Sie entwickeln oder Ihnen zur Verfügung stellen, erreicht.

• Bewitterung (WoM Ci4000, Xenotest Alpha, Suntest XLS+, QUV-Bewitterungstester)
• Bewitterung auch unter Salzwasser (Suntest XLS+, Bandol-Wheel)
• UV-C-Alterung (Intensitäten zwischen 0,05 und 45 mW/cm² für Zeitspannen zwischen wenigen Stunden und mehreren Wochen), Reziprozitätsprüfung (UV & UV-C), Temperatur-Feuchte-Wechselbeanspruchung, Klimalagerung, Feuchtigkeitsresistenz (WK-600), Wärmealterung. 
• Klimaprüfungen bei relativen Luftfeuchtigkeiten (rF) von 10 % rF bis 98  % rF zwischen 10 °C und 95 °C
• Temperaturlagerungen im Bereich von -40 °C bis 180 °C

Zur Erfassung der Kunststoffalterung steht umfangreiches Messequipment zur Verfügung.

• Integration von Ultraschallmesstechnik und NMR-Sensoren in Bewitterungsgeräte (In-Situ-Verfolgung der Materialveränderung und die Optimierung von Bewitterungszyklen)
• Zerstörungsfreie Prüfung der bewitterten Polymerbeschichtungen durch Ultraschallmikroskopie
• Klassische Strukturaufklärung mit bildgebenden und Streumethoden, dynamisch-mechanischer Analyse oder Differenzkalorimetrie 
• Erfassung chemischer Veränderungen durch Molmassenbestimmung und optische Spektroskopie

Neben zahlreichen chemischen, physikalischen und mechanischen Methoden für Polymer- und Materialcharakterisierung werden diverse Spezialmethoden zugeschnitten auf Kunststoffrezyklate angeboten. Insbesondere für Polyolefine (PE/PP) werden die Charakterisierung und Authentifizierung von Rezyklat-Virgin-Blends angeboten (PET in Entwicklung):

• Nachweis für den in einer Probe deklarierten Anteil an Rezyklat
  
• Verbessertes Verständnis zu den chemischen und physikalischen Veränderungen durch Materialrecycling
  
• Maßgeschneiderte Methodenentwicklungen zur Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen

Spezielle Methoden für Polymer- und Rezyklatanalytik:

• Hochtemperatur-GPC für Polyolefine
• Raumtemperatur-(RT-)GPC für technische Polymere (POM, Polyester, Polyamide, etc.)
  
• Hochtemperatur-HPLC (Hypercarb oder Silica-Säule; Alternativen auf Anfrage)
• Raumtemperatur-HPLC (Hypercarb, NP, RP)
• Hochtemperatur-2D-LC (online)
• Raumtemperatur-2D-LC (offline)
• Hochtemperatur-NMR (Varian Mercury-VX 400)
• Konfokale Raman-Mikroskopie (WITec Alpha 500)

Bei der Entwicklung neuer, flammgeschützter Kunststoffzusammensetzungen geht es darum, eine optimale Kombination aus Flammschutz, Verarbeitbarkeit und mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Für die Untersuchung der Flammschutzeigenschaften werden spezielle Analitik und besonderes Know-how angeboten:  

• Brandklassifikationstests gem. UL94
• Cone-Kalorimetrie
• Limited Oxygen Index (OIT)
• Comparative Tracking Index (CTI)
• Glow-Wire-Ignition-Temperature (GWIT)
• Prüfung auf Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit (IPT)

Zum thermochemischen Recycling stehen Pyrolyseanlagen in verschiedenen Maßstäben (0,1-70 kg/h) bereit:

• Patentierter, kontinuierlich betriebener Schneckenreaktor
• Patentiertes kombiniertes Wärmetauschersystem
• Verhinderung von Teerbildung und Verstopfung der Kondensationskammern durch innovative Klärungseinheit
• Schnelles Hochfahren der Temperatur, mit Überspringen der für die Bildung von Dioxinen und Furanen kritischen Temperaturbereiche
• Hohe Prozessstabilität und Anlagenverfügbarkeit
• Temperatur von bis zu 700°C, anpassbare Verweilzeit
• Flexible Skalierbarkeit von 70 kg/h bis zu > 5t/h
• Geringe Vorbehandlungsanforderungen

Hand in Hand zu angepassten Materialrezepturen können Kunststoffe bis zum Demonstrationsmaßstab verarbeitet werden. Komplexe Prozessketten können modular im Technikumsmaßstab entwickelt oder nachgebildet werden.

• Diverse Doppelschneckenextruder:
  Schneckendurchmesser: 16 bis 32 mm, Verfahrenslänge: 36 bis 60 D
  
• Flachfolienanlage bis 200 mm Folienbreite
• Gravimetrische Waagen zur Dosierung von Granulaten, Pulvern und Flakes von wenigen Gramm pro Stunde bis zu mehr als 250 kg/h
• Dosierwaagen für gemahlene/geschnittene Fasern, Gasdosierstation für Stickstoff, Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffdioxid, Dosiersysteme für flüssige und hochviskose Medien, Flüssigdosierung für Suspensionen von Nanopartikeln
• Schmelzefiltersysteme
• Ultraschall- und Mikrowellenanwendung in der Extrusion
• Prozessintegration von Inline-Analysemethoden (Viskosität, Raman- und NIR-Spektroskopie, Druck, Temperatur, Verweilzeit)
• Stranggranulierung, Unterwassergranulierung (auch zur Herstellung von Mikrogranulaten) sowie Heißabschlag-Luftgranulierung, variabel einsetzbar an allen Extrudern
• Diverse Vakuumpumpen basierend auf Wasserring- oder Drehschiebertechnologie
• Diverse Anlagen zur Herstellung von Filamenten für den 3D-Druck
• Sicherheitseinrichtungen und Absaugungen für das Arbeiten mit Nanomaterialien und Gefahrstoffen am Extruder

Im mechanisches Aufbereitungstechnikum stehen Anlagen zur Zerkleinerung (<100µm bis 50mm), Sichtung, Sortierung, Klassierung und Materialcharakterisierung zur Verfügung:

Vorzerkleinerung

• Erdwich Einwellenzerkleiner 550, Siebeinsatz 15 – 60 mm

Mühlen zur Trockenzerkleinerung von viskoelastischen, duktilen, zähen und faserverstärkten Werkstoffen und Gemischen:

• Schneidmühlen:
  Alpine Hosokawa 28/40 ROTOPLEX, Trockenzerkleinerung, Siebeinsatz 2 – 50 mm
  Alpine Hosokawa 20/12, ROTOPLEX, Trockenzerkleinerung, Siebeinsatz 2 – 20 mm
  Retsch SM 2000, Siebeinsatz 1 – 10 m
• Feinprallmühlen:
  Alpine Hosokawa 160 UPZ, Hammerschredder und Stiftschleifer, Siebeinsatz 0,1 – 3 mm
  Retsch UZM 100, Siebeinsatz 0,2 – 6 mm
• Hammermühlen:
  Alpine Hosokawa 25 MZ, Siebeinsatz 0,25 – 30 mm
  Kugelmühle - Trocken- und Nasszerkleinerung
  Welte Trommelnassmühle WN30D
  Ringspaltkugelmühle COSMO II

Sortierung

• Hydrozyklon
• Bückmann Zick Zack Luftseparator ZN 15, 80 x 120
• TrennSo Statischer Luftofen TTS 200 
• Quicktron-Metallabscheider 03 R
• S+S Nichteisenmetallscheider SNF

Klassierung

• Mogensen Siebmaschine SZ 0254, Siebeinsatz 0,15 – 25 mm
• Retsch Analyse-Siebmaschine Typ AS 200

Probenvorbereitung

• Riffelprobenabscheider für die Trennung von größeren Probenmengen
• Rotationsprobenabscheider Retsch PT 100 für kleinere Probenmengen

Für lösemittelbasierte Recyclingverfahren stehen folgende Komponenten bereit:

• Prozessentwicklung im Labormaßstab (bis 2 000 ml)
• Explosionsgeschützte Demonstrationsanlage im kleintechnischen Maßstab TRL 4-5 (10 kg)
• Cross-Flow Membranfiltration zur Abtrennung gelöster Additive
• Sprühtrocknung zur Polymer- und Lösemittelrückgewinnung im kleintechnischen Maßstab TRL 4-5 (10-20 kg)

Für Solvolyse-Verfahren stehen folgende Komponenten bereit:

• Prozessentwicklung im Labormaßstab (bis 2 000 ml)
• Demonstration im kleintechnischen Maßstab TRL 4-5 (5-10 kg)

Aufbereitung der Solvolyseprodukte

• Mixer-Settler für die Flüssig-Flüssig-Extraktion
• Rektifikationsanlagen (350 °C) bei einem Betriebsdruck bis zu 1 mbar bei 1 kg/h Durchsatz, Kolonne DN50 (40 theoretische Stufen)
• Membranfiltration Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration, Mikrofiltration, batch- und kontinuierlich

Mit dem Kurtz Wave Foamer steht ein radiofrequenz-basierter Verarbeitungsprozess für Partikelschaumstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen und Rezyklaten zur Verfügung. Aufgrund der wasser- und dampffreien Verarbeitungstechnologien lassen sich oft hygroskopische bio-basierte Polymere verarbeiten sowie der Anteil an Rezyklat in Rezyklat-basierten Schäumen erhöhen. Weiterhin kann mit dem Verfahren im Vergleich zum konventionellen- Wasserdampf-basierten Prozess bis zu 90% Energie eingespart werden (Referenzsystem EPS).

Spezifikationen:

• Werkzeuge mit 300 x 300 x 10 / 25 / 50 mm stehen zur Verfügung
• Verarbeitungsfrequenz: 27,12 MHz
• Wellenlänge der EM-Strahlung: 11 m
• Maximale Generator-Spannung: 10 kV
• Vollautomatische Dosier- und Füllstation verfügbar
• Werkzeugtemperierung (Öl) verfügbar

Die tandem-Schaumextrusionsanlage besteht aus zwei nacheinander geschalteten Extrudern mit einem L/D Verhältnis von 30 bzw. 60.

Dabei dient der erste Extruder dem Aufschmelzen des Polymers sowie der Homogenisierung des Treibmittels in der Schmelze, der zweite Extruder dient der Kühlung der Schmelze. Je nach eingebauter Düsengeometrie können Platten oder Folien extrudiert werden. Auf der Anlage können sowohl Standard-Polymere als auch bio-Polymere und Rezyklate eingesetzt werden.

Spezifikationen:

• Treibmittel: CO2, N2, organische Treibmittel, chemische Treibmittel
• Durchsatz: 30 – 60 kg/h

Verbund aus hydraulischer Presse und Bold-On-Spritzgießaggregat zur modularen Abmusterung großvolumiger Bauteile mit kombinierter Prozesstechnik sowie industrienah automatisierte Fertigung in Entwicklungsumgebung.

Dieffenbacher CompressPlus DCP-G 3600/3200 AS

• Schließkraft bis zu 36.000 kN (Parallellauf geregelt)
• Werkzeugeinbauhöhe von 750 mm bis 1.500 mm
• Werkzeugbreite max. 2.900 mm
• Werkzeuglänge max. 2.100 mm

Arburg SPE 4600

• Schneckendurchmesser von 80 und 90 mm
• Dosiervolumina bis 2290 cm³
• Zylindertemperatur bis 450° C
• Direktfasereinzug
• Achtfach Kaskadensteuerung
• 64 Zonen Heißkanalregelung

Peripherie

• Handlingsystem 7-Achsroboter Kuka KR 210 R2700 Prime
• IR Heizfeld bis zu 1720 mm x 1450 mm und 500° C

Schnelle Entwicklung, Iteration und Umsetzung von Ideen zu Prototypen mit Hilfe digitaler Fertigung.

• CAD, parametrisches Design, 3D-Scanner
• Additive Fertigung: FDM, SLA, SLS (auch Materialentwicklung), Pastendrucker
• Subtraktive Fertigung: CNC-Fräsen, Wasserstrahlschneider, Lasercutter, Schneidplotter
• Elektronikwerkstatt: IOT, Microcontroller, Sensoren, Aktoren