motan-colortronic ontwikkelt kristallisatietechniek voor "groen" EPS

Synbra Technology-CEO Jan Noordegraaf heeft de seriële productie van verschillende BioFoam-producten stevig onder controle. / Synbra Technology’s Managing Director Jan Noordegraaf heeft de seriële productie van verschillende BioFoam-producten stevig in handen.

Volgens Synbra is de controle van kristallisatie en droging, ondanks het zeer kleine verwerkingsvenster en veeleisende producteigenschappen, volledig probleemloos.

De rechts geplaatste kristallisator en droger zijn ontwikkeld als een van de kernelementen en aangepast aan de speciale omstandigheden van de productie van PLA-schuim uit een standaardlijn.

Bedienermenü van de kristallisatorbesturing / Hoofdmenu van de controle van de kristallisator

Een van de gerenommeerde Europese producenten van uitbreidbaar polystyreen (EPS) biedt nu ook grondstoffen en schuimproducten voor verpakking en isolatie aan op basis van biobased grondstoffen. De speciaal aangepaste kristallisatietechniek werd ontwikkeld en geïnstalleerd door motan-colortronic in samenwerking met de gebruiker en distributeur Ora Machines.

Innovatieve producten zoals vlamwerend EPS en een stralingsabsorberend EPS behoren tot de innovaties van de Nederlandse Synbra-Group. Met de slogan “Groener kunnen we het niet maken” promoot het bedrijf nu zijn nieuwste innovatie: BioFoam – een gepatenteerd, gestructureerd “EPS” voor diverse toepassingen zoals verpakking en isolatie. Twee soorten melkzuren worden omgezet in lactiden om amorfe PLA te produceren. Dit dient op zijn beurt als grondstof voor de productie van de schuimvormige materialen.

In 2012 slaagde men erin om het materiaal in serieproductie te brengen. In dit “groene EPS” stammen momenteel ongeveer 99 procent van de grondstoffen uit planten, maar het proces kan ook volledig worden omgeschakeld naar de substitutie van olie-gebaseerde grondstoffen. Inmiddels zijn een heel aantal toepassingen van het groene schuim gerealiseerd.

Kristallisatie met speciale eisen
"De chemische knowhow was deels al aanwezig, aangezien wij ook het polystyreen voor onze eerdere producten zelf produceren. Daarnaast werden medewerkers van een instituut van de Universiteit Wagingen betrokken, waarmee tegenwoordig gezamenlijke patenten worden aangehouden," legt Jan Noordegraaf, algemeen directeur van Synbra Technology, uit. In het laboratorium konden de processen weliswaar reproduceerbaar worden getest. Of ze ook op grotere schaal zouden werken en hoe de afzonderlijke installatieonderdelen moesten worden ontworpen, was nog onduidelijk. Een succesbepalend element van de procedure bleek de kristallisatie.

Omdat motan-colortronic via de regionale distributeur Ora Machines al meerdere installaties aan Synbra had geleverd, moesten proefnemingen in het motan-colortronic-technikum in Duitsland uitwijzen of bestaande kristallisatie-installaties voor het nieuwe product konden worden gebruikt. Op basis van een standaardinstallatie – die ook voor andere amorfe PLA's en PET wordt ingezet – pasten applicatie-ingenieurs van motan-colortronic het proces aan voor industriële toepassing. Tegelijkertijd speelden economische aspecten een rol.

De uitdaging bestond onder andere uit een zeer smal procesvenster. Er werd een speciale temperatuurregeling ontwikkeld om temperatuurschommelingen en verklevingen veilig te voorkomen en volledige kristallisatie te bereiken. Het materiaal wordt in de trechter intensief in beweging gehouden en binnen een zeer smal venster verwerkt.

In de echte productie gaan
Nadat het proces van PLA-kristallisatie en droging in het motan-colortronic-technikum zijn algemene werking had bewezen, startte Synbra op korte termijn met de echte productie onder realistische omstandigheden in eigen fabriek. Om dit enerzijds snel en anderzijds met beheersbaar risico te realiseren, stelde Ora Machines, op proef, een technikum-kristallisator en proceskennis beschikbaar in de vorm van eigen medewerkers. "We hebben bewust gekozen voor Motan-Colortronic en Ora, omdat beide bedrijven met een eigen technikum werken en bereid waren verantwoordelijkheid te nemen in de ontwikkeling. De bedrijven leverden ook de juiste expertise in procestechnologie en zijn bereid te werken aan economisch geoptimaliseerde oplossingen. Dit is vooral bij volledig nieuwe producten zoals Biofoam zeer belangrijk voor ons," motiveert Jan Noordergraaf de aanpak.
De bedrijfservaringen werden geïntegreerd in de speciaal voor dit project door motan-colortronic geoptimaliseerde kristallisator van het type Luxor HDC en de bijbehorende componenten. Het bleef bij de apparaat-typische open procesvoering, die de hydrolytische afbraak van het materiaal en het energieverbruik minimaliseert dankzij een geïntegreerde warmtewisselaar. De al standaard robuuste en torsievast constructie van de rotor kreeg hier vanwege de materiaaleigenschappen extra betekenis. De temperatuurregeling werd aangepast aan het smalle verwerkingsvenster. De fijngevoelige luchtstroomregeling met frequentieregelde aandrijvingen en de variabel in te stellen, automatisch werkende opstartprogramma's boden goede randvoorwaarden. Typisch bevat het geproduceerde materiaal 100 tot 150 ppm restvocht.

De installatie voor PLA-kristallisatie en droging met een maximale doorvoer van ongeveer 800 kilogram per uur is schaalbaar. Bij toenemende vraag kunnen gemakkelijk grotere doorvoeren worden gerealiseerd.