EPC Engineering & Technologies GmbH z Arnstadt, we współpracy z Coperion GmbH ze Stuttgartu, opracowała jednostopniowy proces bezpośredniego compoundowania stopionego poliwęglanu (PC). Technologia opiera się na bezfosgenowej polimeryzacji i łączy wylot końcowego reaktora polimeryzacyjnego bezpośrednio ze stopniem compoundowania, w którym stopiony PC jest łączony z innymi polimerami, takimi jak ABS, oraz z dodatkami. Dzięki eliminacji oddzielnych, następujących dalej linii do compoundowania oraz pośredniej obsługi materiału, proces ma na celu zwiększenie efektywności energetycznej, obniżenie kosztów operacyjnych i inwestycyjnych oraz uproszczenie całej produkcji compoundów PC dla szerokiego zakresu zastosowań.
Integracja polimeryzacji i compoundowania
Istotą tego rozwiązania jest bezpośrednie compoundowanie stopionego PC bezpośrednio po opuszczeniu przez niego końcowego reaktora polimeryzacyjnego. Zamiast chłodzić, granulować i magazynować granulat PC, a następnie zasilać nim oddzielną instalację do compoundowania, stopiony polimer jest przekazywany bezpośrednio do dedykowanego wytłaczarki do bezpośredniego compoundowania. W tej wytłaczarce poliwęglan jest mieszany z innymi polimerami, takimi jak ABS, a także z dodatkami funkcyjnymi zgodnie z docelową recepturą.
W zastosowanej konfiguracji użyta jest dwuślimakowa wytłaczarka Coperion ZSK, która homogenizuje gotowy stop compoundu PC przed jego granulowaniem. Ta konfiguracja maszyny ma zapewniać intensywne mieszanie w połączeniu z kontrolowanym czasem przebywania w celu uzyskania jednorodnego rozkładu dodatków i składników blendy w jednym, ciągłym etapie. Jednostopniowe podejście zastępuje konwencjonalną sekwencję obejmującą polimeryzację, produkcję wiórów, magazynowanie, transport oraz drugostopniowe compoundowanie w wytłaczarce.
Efektywność energetyczna i wpływ na koszty operacyjne
Według twórców, jedną z kluczowych zalet procesu jednostopniowego jest znaczące obniżenie zużycia energii. W konwencjonalnych ścieżkach compoundowania PC stałe wióry lub granulat PC muszą być magazynowane, transportowane, a następnie ponownie podgrzewane i przetapiane w drugim etapie wytłaczania przed compoundowaniem. Nowy proces eliminuje tę pośrednią fazę stałą oraz związany z nią cykl termiczny.
Stopiony PC jest transportowany bezpośrednio z końcowego reaktora polimeryzacyjnego do wytłaczarki, razem z dodatkowymi polimerami i dodatkami. Usuwa to potrzebę stosowania pośrednich systemów magazynowania granulatu PC, urządzeń do transportu oraz oddzielnej linii do compoundowania wytłaczarkowego. Dzięki uniknięciu ponownego podgrzewania i przetapiania w drugim etapie, całkowite zapotrzebowanie na energię w procesie compoundowania PC zostaje zmniejszone.
Firmy podają, że w zależności od asortymentu produktów, zmiany te mogą przynieść oszczędności kosztów operacyjnych do 1 mln USD na każde 100 kta zdolności produkcyjnej. Potencjał oszczędności wynika głównie z niższego zużycia energii oraz redukcji lub eliminacji systemów obsługi i transportu materiału, które w przeciwnym razie są wymagane pomiędzy polimeryzacją a compoundowaniem.
Nakłady inwestycyjne i układ instalacji
Oprócz wpływu na koszty operacyjne, zintegrowana koncepcja ma na celu zmniejszenie nakładów inwestycyjnych. Ponieważ compoundowanie odbywa się bezpośrednio na stopionym polimerze, nie ma konieczności budowy oddzielnych, pełnoskalowych instalacji do compoundowania ani związanej z nimi infrastruktury pomocniczej. Silosy magazynowe na wióry PC, linie transportowe do następowych wytłaczarek compoundujących oraz dodatkowe linie wytłaczarkowe mogą zostać ograniczone lub pominięte w zakładach, które wdrożą podejście jednostopniowe.
Cały łańcuch produkcyjny może być zrealizowany w ramach jednego zintegrowanego etapu bezpośredniego compoundowania i powiązanej z nim konfiguracji maszyn. Uproszcza to ogólny układ instalacji, potencjalnie zmniejsza powierzchnię zabudowy i obniża złożoność prac inżynieryjnych. Dla nowych mocy produkcyjnych PC może to przełożyć się na niższe nakłady początkowe, natomiast w istniejących zakładach koncepcja ta oferuje możliwość usuwania wąskich gardeł lub modernizacji poprzez ściślejsze powiązanie polimeryzacji z następującymi dalej etapami tworzenia wartości dodanej.
Elastyczność recepturowa i reakcja na rynek
Poza aspektami kosztowymi i energetycznymi, EPC Engineering & Technologies oraz Coperion podkreślają elastyczność nowego procesu. Ponieważ etap compoundowania jest bezpośrednio połączony z polimeryzacją, producenci mogą szybciej dostosowywać receptury w odpowiedzi na zapotrzebowanie rynku. Zmiany rodzaju lub udziału składników blendy, takich jak ABS, a także dodatków, mogą być wprowadzane na wytłaczarce compoundującej bez modyfikacji chemii polimeryzacji w górnym biegu procesu.
Taka elastyczność ma umożliwiać szybkie reagowanie na wymagania klientów oraz częste zmiany asortymentu produktów. Umożliwia producentom poszerzanie portfolio compoundów PC poprzez dostosowanie udarności, właściwości optycznych, odporności cieplnej lub innych parametrów użytkowych dzięki kontrolowanemu dozowaniu polimerów i dodatków w etapie bezpośredniego compoundowania. W efekcie technologia jest pozycjonowana jako narzędzie do zwiększania różnorodności produktów przy zachowaniu efektywnego, zintegrowanego łańcucha procesowego.
Według firm połączenie bezfosgenowej polimeryzacji PC z bezpośrednim compoundowaniem stopionego polimeru tworzy platformę dla długoterminowej konkurencyjności. Dzięki połączeniu wysokiej efektywności energetycznej, niższej kapitałochłonności oraz zwinnych możliwości kształtowania receptur, proces ten odpowiada zarówno na ekonomiczne, jak i operacyjne potrzeby producentów compoundów poliwęglanowych.
EPC i Coperion ściśle współpracowały przy opracowaniu innowacyjnego procesu bezpośredniego compoundowania stopionego poliwęglanu (PC), charakteryzującego się wysoką elastycznością i efektywnością kosztową.
