Der vertikale Konustrockner ermöglicht eine phosgenfreie Polycarbonat-Produktion. (Bild: BHS-Sonthofen)

Der vertikale Konustrockner ermöglicht eine phosgenfreie Polycarbonat-Produktion. (Bild: BHS-Sonthofen)

Datenträger, Sportartikel, Überdachungen, Kreditkarten – in zahlreichen Alltagsgegenständen aus Kunststoff findet sich Polycarbonat. Seit seiner Entdeckung in den 1950er Jahren durch den deutschen Chemiker Herrmann Schnell (1916-1999) und zeitgleich in den USA durch General Electric, ist der Siegeszug dieses Werkstoffs ungebrochen. Durch sein geringes Gewicht, die Temperaturbeständigkeit und Schlagfestigkeit sowie die farblose und transparente Optik ist Polycarbonat (PC) sehr beliebt und es werden jährlich rund 4 Mio. t davon produziert. Obwohl das Material derart omnipräsent ist, ist der etablierte Herstellungsprozess nach wie vor aufwendig und gefährlich: Polycarbonate bestehen neben Bisphenol A, einem Kondensat aus Aceton und Phenol, aus Phosgen (COCl2, auch Kohlenoxiddichlorid oder Carbonylchlorid genannt), einem toxischen Gas, das im Ersten Weltkrieg als chemischer Kampfstoff eingesetzt wurde.

Nicht-phosgenes Schmelzverfahren

Das bisher übliche Herstellen von Polycarbonat mittels Polykondensation von Phosgen bedarf eines hohen Einsatzes von Wasser und Energie: Rund 10 t Wasser für 1 t Polycarbonat. Zudem muss das entstandene Abwasser anschließend aufwendig wiederaufgearbeitet werden, um erneut verwendbar zu sein. „Die Produktion mithilfe von Phosgen lässt sich nur unter höchsten Sicherheitsvorkehrungen durchführen“, erklärt Thomas Boerboom, Marketing Manager bei BHS-Sonthofen Process Technology. „Ein Verfahren, das ohne dieses hochtoxische Gas auskommt, ist also nicht nur umweltschonender, sondern erspart Herstellern auch einen Teil der umfangreichen und kostspieligen Sicherheitsmaßnahmen.“

Bei dem jetzt in Betrieb genommenen, sogenannten nicht-phosgenen Schmelzverfahren wird das Polycarbonat aus den Rohstoffen Bisphenol A (BPA) und Diphenylcarbonat (DPC) gewonnen. Die umweltfreundlichere Herstellung läuft in fünf Prozessschritten ab: Nach dem Aufbereiten des Rohstoffs wird das Material durch die chemische Reaktion der Umesterung umgewandelt. Anschließend erfolgt die Polykondensation. In diesem Zwischenschritt können dem Material individuelle Eigenschaften, wie Festigkeit, Transparenz, UV- oder Hitzebeständigkeit verliehen werden.

Vertikaler Konustrockner mit bewährtem Wendelprinzip

Durch eine intelligente Konstruktion im Deckel des Trockners wird dem Polycarbonat-Zwischenprodukt ein Coatingzusatz zugeführt und durch das spezielle Wendelprinzip gleichmäßig und verlässlich im Behälter verteilt. (Bild: BHS-Sonthofen)

Durch eine intelligente Konstruktion im Deckel des Trockners wird dem Polycarbonat-Zwischenprodukt ein Coatingzusatz zugeführt und durch das spezielle Wendelprinzip gleichmäßig und verlässlich im Behälter verteilt. (Bild: BHS-Sonthofen)

Der Konustrockner von BHS-Sonthofen Process Technology, einer Tochtergesellschaft von BHS-Sonthofen, kommt für den nächsten Prozessschritt des Coatings ins Spiel: Hierbei wird dem PC-Zwischenprodukt durch eine intelligente Konstruktion im Deckel des Trockners ein Coatingzusatz zugeführt und durch das Wendelprinzip verlässlich und gleichmäßig im Behälter verteilt. Die einseitig gelagerte, selbstzentrierende Mischwendel in Form einer einfachen konischen Spirale fördert das PC-Produkt entlang der beheizten Behälterwand nach oben und sorgt somit für einen intensiven Kontakt des Produkts mit den Wärmeübertragungsflächen. Gleichzeitig sinkt das Zwischenprodukt im Innern des Prozessraumes wieder nach unten. Aufgrund dieser permanenten Produktumwälzung lassen sich einheitliche Produkteigenschaften, wie eine homogene Temperatur- und Produktfeuchte erreichen.

Durch die beheizte Doppelwandung des Konustrockners wird im nächsten Schritt das Lösungsmittel, das als Träger für den Coatingzusatz fungiert, erhitzt und über Vakuum abgetrocknet. Der Lösemitteldampf folgt dem Druckgefälle zum Wärmetauscher und wird dort kondensiert. Anschließend kann es wieder als reines Ausgangsprodukt in den Prozess rückgeführt und erneut als Trägerstoff verwendet werden. Das fertige, gecoatete PC-Material wird im Chargenbetrieb vollkommen rückstandslos über das Austragsventil im Boden des Trockners ausgeleitet. Schließlich werden in einem nachgelagerten Prozess spezifische Additive in die Polymerschmelze eingebracht, ehe die hochwertigen Polycarbonat-Chips mit Hilfe eines Strangführungsgranuliersystems im letzten Prozessschritt für das Weiterverarbeiten erzeugt werden können.

Polycarbonat wird aufgrund seiner besonderen physikalischen Eigenschaften ständig für neue Anwendungen eingesetzt. Das hier beschriebene Herstellungsverfahren ist umweltfreundlich, da es eine sehr gute Energiebilanz aufweist, und besitzt geringere Investitionskosten als herkömmliche Verfahren.

Über den Autor

Martin Specht

ist Sales Manager bei BHS-Sonthofen Process Technology in Herrsching.