Die Welt gestalten, eine EPS-Perle nach der anderen

Jul 03, 2023

28. September 2022 – Boucherville, Quebec

Polystyrol ist einer der weltweit am häufigsten verwendeten Kunststoffe. Von der Gebäudeisolierung über Schutzausrüstung bis hin zu Verpackungsmaterialien sorgen die Festigkeit und das ultraleichte Gewicht von geschäumtem Polystyrol für den Erfolg. Der aus Mikrokügelchen aus Polymer hergestellte Schaumstoff aus expandiertem Polystyrol (EPS) kann auf eine sehr geringe Dichte expandiert und in komplexe Formen geformt werden. Während der herkömmliche Herstellungsprozess dieses Materials erhebliche Herausforderungen bei der Entwicklung von Produkten mit sich bringen kann, die den sich verändernden Bedürfnissen der Verbraucher gerecht werden, haben der National Research Council of Canada (NRC) und der in Quebec ansässige EPS-Perlenhersteller NexKemia eine innovative Methode entwickelt, um diesen Prozess zu verbessern angepasst, um neuen Marktanforderungen gerecht zu werden.

NexKemia produziert seit 2008 diese Submillimeter-Pellets für die Bau- und Konsumgüterindustrie. Das Unternehmen polymerisiert EPS in 7 Batch-Reaktoren und versendet jährlich 60 Millionen Kilogramm an Kunden in Kanada und den USA, die daraus Endprodukte formen. „Seit wir NexKemia auf den Markt gebracht haben, haben wir wesentliche Innovationen und Verbesserungen gegenüber dem herkömmlichen Suspensionspolymerisationsverfahren durchgeführt“, sagt Pierre Beaudry, General Manager von NexKemia. „Aber bestimmte EPS-Qualitäten können auf diese Weise nicht hergestellt werden, was unsere Fähigkeit einschränkte, unseren Kunden eine Vielzahl von Spezialprodukten anzubieten, die der Markt sehr verlangt.“

Aber das wird sich bald ändern. Mit Hilfe des NRC hat NexKemia die Machbarkeit der Herstellung von EPS-Produkten mit Mehrwert durch einen vielseitigen, äußerst reaktionsschnellen und kontinuierlichen Direktschmelzextrusionsprozess bestätigt. Die Einführung dieser neuen Methode wird auf der Expertise des NRC in den Herstellungstechnologien für Polymer- und Verbundprodukte sowie auf einem kollaborativen Ansatz basieren, der den Technologietransfer erleichtern wird.

Laut Beaudry wandte sich das Unternehmen an das NRC, um technisches Fachwissen für die Entwicklung des neuen Verfahrens zu erhalten. Im Mittelpunkt dieser Zusammenarbeit stand ein innovativer Ansatz zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen. „Im Laufe der Jahre hatte das NRC umfangreiches Fachwissen im Bereich Polymerschäumen entwickelt, insbesondere unter Verwendung des Extrusionsverfahrens“, sagt er. „Aus früheren Kooperationen wussten wir, dass sie in ihrem Boucherville-Labor einen Extruder im Pilotmaßstab hatten, aber ein Ausrüstungsteil, ein Pelletierer, fehlte.“ Die Teams einigten sich darauf, dass NexKemia die Maschine kaufen und an das NRC verleihen würde, damit sie unter einem Dach Forschung, Entwicklung und Tests der Spezialharze durchführen könnten. Das NRC lieferte die restliche Ausrüstung für Extrusion, Dosierung, Sicherheit und dergleichen.

Michel Champagne, technischer NRC-Leiter im Advanced Manufacturing-Programm und Teamleiter der Advanced Polymer Composites-Gruppe, weist darauf hin, dass sich die erste Phase des Projekts auf die Beschaffung, Inbetriebnahme und Validierung der Wirksamkeit des Pelletierers in der NRC-Pilotlinie zur Schaumextrusion konzentrierte. „Wir haben bewiesen, dass die beiden Maschinen bei der Herstellung des speziellen EPS-Harzes nahtlos zusammenarbeiteten.“ Anschließend forschten sie weiter und entwickelten und testeten mehrere Ideen für neue Perlen, die aus maßgeschneiderten Formeln extrudiert wurden. Das Projekt stützte sich direkt auf das große Fachwissen im Bereich Schaumextrusion, das das NRC-Team in den letzten Jahren entwickelt hatte, und war perfekt auf das Forschungsprogramm zur Herstellung von Polymer- und Verbundprodukten abgestimmt.

Innerhalb von 18 Monaten wurde der neue Extrusionsprozess nicht nur für die Herstellung normaler EPS-Perlen mit Leistungsniveaus, die mit den Standardprodukten von NexKemia in Reaktorqualität konkurrieren, verfeinert, sondern es wurden auch Pilottests mehrerer Mehrwertprodukte erfolgreich abgeschlossen; darunter ein EPS mit verbesserten Wärmedämmeigenschaften, ein innovatives expandierbares Polymer mit verbesserter Schlagfestigkeit und eine neue Sorte aus recyceltem Kunststoff. Die Ergebnisse waren so vielversprechend, dass NexKemia beschloss, die Produkte früher als erwartet auf den Markt zu bringen. Sie installierten die Technologie an ihrem Standort in Mansonville und begannen mit der Ausweitung der Produktion. „Zu diesem Zweck haben wir 15 Millionen US-Dollar in ein neues Gebäude sowie in den Kauf einer ersten Extrusionsproduktionslinie investiert. Die Installation einer zweiten Produktionslinie ist ebenfalls für Ende 2023 geplant. Letztendlich gehen wir davon aus, dass es mehr als 25 sein werden Millionen Kilogramm Extrusionsharze werden unserem Markt hinzugefügt.“ Das Unternehmen plant, in den nächsten zwei Jahren bis zu 25 neue Mitarbeiter einzustellen.

Neben der Schaffung neuer Arbeitsplätze und finanzieller Vorteile für die kanadische Wirtschaft geht das neue Unternehmen von NexKemia auch auf dem Gebiet der nachhaltigen Fertigung bahnbrechend vor. Mit der Fähigkeit des neuen Prozesses, Polymere aus recycelten Strömen zu verarbeiten, kann NexKemia nun Kunden unterstützen, die unter zunehmendem Druck stehen, ihren Kunden umweltfreundlichere Produkte anzubieten.

„Mit dieser bahnbrechenden Technologie, einer Premiere auf dem nordamerikanischen EPS-Markt, können wir jetzt unsere nachhaltige Produktlinie auf den Markt bringen“, erklärt Beaudry. Er fügt hinzu, dass die neue Anlage auch recycelten Kunststoff aufnehmen und ihn in Millionen Tonnen Material integrieren kann, das wiederum recycelbar sein wird. Im nächsten Jahrzehnt könnten die nachhaltigen Produkte 50 % des EPS-Marktes von NexKemia ausmachen. Und das Verfahren könnte auch für andere Polymere genutzt werden und völlig neue Horizonte in der Materialentwicklung eröffnen.

„Die Zusammenarbeit mit dem NRC war entscheidend für unseren Erfolg bei diesem Vorhaben“, sagt Beaudry. „Wir freuen uns, mit einem Team solider Wissenschaftler zusammenzuarbeiten, die sich in unsere Lage versetzen, unsere Probleme verstehen und uns Ideen bringen können, die wir im wirklichen Leben anwenden können.“ Und mit solch einer gesunden Zusammenarbeit kann Ihnen die Geschäftstätigkeit dabei helfen, Ideen in Innovationen umzuwandeln.

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