Projekt 29914/01

Innovative Ideen zur Energieersparnis beim Schmelzemulgieren von Trennmitteln

Projektdurchführung

ACMOS CHEMIE KG
Industriestr. 37 + 49
28199 Bremen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die bei der Formgebung von Kunststoffbauteilen verwendeten Formen werden zur einwandfreien Entfor-mung der Bauteile mit Trennmitteln versehen. Wässrige Trennmittelemulsionen bestehen meist aus Ak-tivstoffen, z.B. Silikone, Fette und/oder Wachse mit Wasser als Trägermedium. Die wässrigen Formulie-rungen werden häufig mit Hilfe des energieaufwendigen Phaseninversionstemperaturverfahrens (PIT-Verfahren) hergestellt. Dazu wird zunächst der Aktivstoff zusammen mit den Emulgatoren aufgeschmol-zen. Ein Wasseranteil muss erhitzt werden um eine vorzeitige Erstarrung der aufgeschmolzenen Aktiv-stoffe während des Emulgierprozesses zu verhindern. Der fertige Ansatz muss zur Sicherstellung einer einheitlichen Produktqualität vor der Abfüllung mittels einer energieaufwändigen Kältetechnik herunter gekühlt werden. Zur Herstellung von Emulsionen wird also eine große Menge an Energie für das Auf-schmelzen und das spätere Abkühlen benötigt.
Ziel dieses beantragten Projektes war es, einen neuartigen Emulgierprozess mit Hilfe der Simultanen Emulgier- und Mischblende (SEM-Technologie) zur Herstellung von Trennmittelemulsionen zu entwickeln, der sowohl effizienter als auch umweltfreundlicher ist.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst wurde die im etablierten PIT-Verfahren benötigte Energiemenge zusammen mit dem Energie-beratungsunternehmen UTEC GmbH (im Unterauftrag) erfasst. Dabei wurde der Einfluss verschiedener Prozessparameter, wie z.B. die Variation der verwendeten Heißwassermenge, untersucht. Anhand eines darauf basierenden besseren Prozessverständnisses wurde mit Hilfe der simultane Emulgier- und Mischblende (SEM-Blende) ein energieeffizienterer Prozess für die Herstellung von Trennmitteln mit Hilfe einer kleinen Laboranlage entwickelt. Dazu wurde das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Bereich Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT) als Unterauftragnehmer für die Entwicklung dieses neuartigen Emulgierprozesses in die Entwicklungsarbeit mit einbezogen. In Technikums- und Feldversuchen wurde die technische Verwendbarkeit der über die neuen Herstellungsverfahren erzeugten Trennmittel geprüft.


Ergebnisse und Diskussion

Ziel dieses Projektes war es, einen neuen Emulgierprozess zu etablieren, der sowohl effizienter als auch umweltfreundlicher ist. Das Projekt konnte erfolgreich beendet und wesentliche Erkenntnisse für das ge-plante Folgeprojekt gemacht werden.
In diesem Projekt konnte für ein ausgewähltes Modellsystem allein durch Modifikation des Herstellungs-prozesses der Energieverbrauch des PIT-Verfahrens für reguläre Produktionschargengrößen um ca. 8% reduziert werden.
Das Projekt bewies, dass die SEM-Technologie mit der Betriebsweise „Hot-in-Cold“ geeignet ist, Trenn-mittel herzustellen. Die hergestellten Proben zeigten im Anwendungstest vergleichbare Resultate wie über das bei ACMOS etablierte PIT-Verfahren. Im Labormaßstab verbraucht die SEM-Technologie 22% weniger Energie als das herkömmliche PIT-Verfahren. Selbst wenn man den Energiebedarf des in die-sem Projekt optimierten PIT-Verfahrens mit der SEM-Technologie vergleicht (zugrunde liegen extrapo-lierte Stromverbräuche entsprechender Produktionsanlagen), erhält man eine Reduktion von ca. 30% der benötigten Energie. Das Verfahren ist nicht nur auf die Herstellung von Trennmitteln beschränkt, werden doch jährlich allein in Deutschland ca. 1.000.000 t an Wachs- und Paraffinemulsionen hergestellt.
Aufbauend auf diesen Ergebnissen konnte in einer erweiterten Ökobilanzierung gezeigt werden, dass es aus wirtschaftlicher und umweltpolitischer Sicht sinnvoll wäre, über neue Distributionswege nur noch Rohstoffkonzentrate direkt in die weltweiten Märkte zu transportieren und die Trennmittel direkt vor Ort zu produzieren. Die für den Transport benötigte Energiemenge ließe sich hiermit um bis zu 90% reduzieren.
Mit Hilfe einer Pilotanlage, die noch im Rahmen dieses Projektes geplant wurde, soll in einem Folgepro-jekt diese Anlage zunächst konstruiert und gebaut werden. Anschließend soll damit die Herstellung von Trennmitteln mit der SEM-Technologie eingehend untersucht und optimiert werden. Z.B. soll untersucht werden, ob weitere Energieeinsparungen unter Verwendung des neuen Verfahrens möglich sind. Zudem soll geprüft werden, ob nicht stabile Emulsionen mit reduziertem Lösungsmittel- und Emulgatoranteil her-gestellt werden können.
Die erfolgreiche Realisierung dieses Projektes ist ein gutes Beispiel für produktionsintegrierten Umwelt-schutz in einem Industriebereich der Kunststoffverarbeitung, wo dies bislang nur in einzelnen Segmenten möglich ist.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Während der Projektlaufzeit wurden keine Veröffentlichungen publiziert oder Projektergebnisse auf Mes-sen beworben. Es ist geplant, die Projektergebnisse erstmals auf Fachausstellungen gemeinsam mit der DBU zu präsentieren.


Fazit

Das Projekt konnte sehr erfolgreich beendet werden und legt einen Grundstein für eine nachhaltige Um-weltentlastung. Die erfolgreiche Realisierung dieses Projektes ist ein gutes Beispiel für produktionsinte-grierten Umweltschutz in einem Industriebereich der Kunststoffverarbeitung, wo dies bislang nur in ein-zelnen Segmenten möglich ist.