InnoREX - Ultraschall verbessert PLA Extrusioun

Ultraschallmëschung, Dispergéierung an Emulsifikatioun verbessert d'Extrusioun vu Polylaktesch Säuren (PLA). Implementéiere vun Ultraschall an Extrusiounslinnen erhéicht d'Ausbezuelung an d'Qualitéit vum produzéierte PLA.

Polylactid Synthese

Polylactid Saieren oder Polylactide (PLA) ass en thermoplastesche alifatesche Polyester, deen aus Laktisäure a Lakttidmonomeren synthetiséiert gëtt. Laktide ass e zyklesche Diester, deen aus fermentéierte Planzestärke (zB Maisstärke, Zockerrouer) ofgeleet gëtt an als pflanzenbaséiert Ersatz fir Plastik benotzt gëtt. Doduerch passt d'PLA Synthese perfekt an d'Gamme vu grénger Chimie. PLA krut séier héich Interessi well et e bio-baséiert, biodegradéierbaren Ersatz fir déi konventionell petrochemesch baséiert Plastik ass.
Fakten iwwer PLA: PLA (C₃H₄O₂)n huet eng Dicht vun 1210-1430 kg/m³, ass onopléisbar am Waasser, méi haart wéi PTFE a schmëlzt bei Temperaturen tëscht 150degC an 220degC.

InnoREX – Innovativ Polymeriséierungsprozess

Den aktuelle Produktiounsprozess vu PLA erfuerdert Metallhaltege Katalysatoren fir d'Polymeriséierungsquote vun de Laktone ze verbesseren, déi geféierlech fir d'Gesondheet an d'Ëmwelt sinn. Wat d'problematesch Natur vun der Katalysatornutzung an der wuessender Nofro fir biobaséiert Polymere betrëfft, konzentréiert sech den InnoREX Projet op d'Entwécklung vun engem Polymeriséierungsprozess, an deem de konventionelle Metallhaltege Katalysator duerch en organesche Katalysator ersat gëtt an assistéiert vun alternativen Energiequellen mat héijer Kraaft. Ultraschall, Mikrowell a Laser.

Organesch Katalysatoren hu gewisen datt se d'Polymeriséierung vu Lakttid effizient kontrolléieren, awer hir Aktivitéit muss nach ëmmer verbessert ginn fir industriell Standarden z'erreechen. Dëst gëtt erreecht duerch d'Aféierung vun alternativen Energien vun ultrasonics, Mikrowellen a Laserlicht, well se d'Katalysatoraktivitéit erhéijen an eng präzis Kontroll vun der Reaktioun erméiglechen andeems se nëmme kleng Deeler vun der Reaktiounsmëschung ouni Reaktiounszäit begeeschteren.
De Projet kombinéiert dofir en neie Reaktorsystem, wou déi alternativ Energiequellen an d'Mëttel agefouert ginn, mat engem organesche Katalysator fir e metallfräie PLA an engem reaktiven Extrusiounsprozess ze kréien. (kuckt Foto 1)
Dofir benotzt den InnoREX-Projet d'rapid Reaktiounszäit vu Mikrowellen, Ultraschall a Laserlicht fir eng präzis kontrolléiert an effizient kontinuéierlech Polymeriséierung vu héichmolekulare Gewiicht PLA an engem Zwillingsschrauwen-Extruder z'erreechen. Zousätzlech wäerte bedeitend Energiespueren erreecht ginn andeems d'Polymeriséierung, d'Kompositioun an d'Form an engem Produktiounsschrëtt kombinéiert ginn.

héich Muecht Ultrasonics

Dräi alternativ Energiequellen - Ultraschall, Mikrowell a Laserbestralung - gi kombinéiert fir d'Ringöffnungspolymeriséierung ze induzéieren fir déi héichmolekulare Polymeriséierung ze garantéieren. Wärend der limitéierter Residenzzäit an der Reakterkammer féieren déi alternativ Energiequellen déi erfuerderlech Reaktiounsdreifwierk an eng Inline-Flowzelle (kuckt Bild 2) op engem héich geziilten Niveau. Doduerch kënne Metallhaltege Katalysatoren wéi Zinn (II) 2-Ethylhexanoat, deen a konventionellen Extrusiounsprozesser erfuerderlech ass fir d'Polymeriséierungsquote vun de Laktonen op en akzeptablen effizienten Niveau ze erhéijen, vermeit ginn.
Fir den InnoREX Pilotplanzsystem, den High Power Ultraschallprozessor UIP1000hd, déi fäeg ass 1kW vun Ultraschallkraaft ze liwweren, gouf integréiert. Héich Kraaft Ultraschall ass bekannt fir seng positiv Auswierkungen op chemesch Reaktiounen, wat de Phänomen vun der Sonochemie ass. Wann Héichkraaft Ultraschallwellen an e flëssege Medium agefouert ginn, kreéieren d'Wellen Héichdrock (Kompressioun) a Low-Drock (Rarefaktioun) Zyklen, déi zu Ultraschall resultéieren Kavitatioun. Cavitation beschreift "d'Bildung, Wuesstum an implosive Zesummebroch vu Blasen an enger Flëssegkeet. Kavitational Zesummebroch produzéiert intensiv lokal Heizung (~ 5000K), Héichdrock (~ 1000 Atm), an enorm Heiz- a Killraten (>109 K/s)” wéi Flëssegkeetsstream mat Flëssegjets vu ~400 km/h. (KS Suslick 1998)
Déi ultraschall generéiert Kavitational Kräfte liwweren kinetesch Energie, verdeelen d'Partikelen a kreéieren Radikaler déi d'chemesch Polymeriséierungsreaktioun ënnerstëtzen.
Allgemeng positiv Effekter vun der Sonikatioun während enger Polymeriséierungsreaktioun sinn:

• Initiatioun vun der Polymeriséierung duerch sonochemesch erstallt Radikalen (Polymeriséierungskinetik)
• Beschleunegung vun der Polymeriséierungsquote
• méi schmuel Polydispersitéiten, awer méi héich Molekulargewiicht vun de Polymere
• méi homogen Reaktioun an domat eng méi niddreg Verdeelung vun Kette Längt