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In einer Ära, in der die Chemieindustrie mit den Herausforderungen des Klimawandels und der Notwendigkeit einer nachhaltigen Entwicklung konfrontiert ist...
Bereits in 30 Jahren sollen 60 % der Kunststoffproduktion auf dem Wiedereinsatz von recycelten Kunststoffen basieren. Der Weg zu einem sehr reinen Material für gleichmäßige Pellets erfordert jedoch viel technisches Know-how. Die Rezyklate dürfen keine Gerüche abgeben, müssen für Lebensmittel zugelassen sein und über konsistente mechanische Eigenschaften verfügen. Kurzum: Die erzeugten Pellets müssen die gleichen Eigenschaften aufweisen wie Neuware. Nur so verläuft die spätere Weiterverarbeitung optimal.
Für ein qualitativ hochwertiges Rezyklat kommt es daher darauf an, die Besonderheiten des Recyclingprozesses bis ins Detail zu kennen. So liegt das Ausgangsmaterial bei PET häufig in sehr guter Qualität vor, da es zumindest in Europa ein ausgereiftes Sammelsystem für PET-Flaschen gibt.
Anders sieht es beim Wiedereinsatz von HDPE und LDPE aus, hier hat man es meist mit unterschiedlichen Folien aus der Lebensmittelindustrie und einem hohen Verschmutzungsgrad zu tun. Zudem enthält das Aufgabematerial neben dem Kunststoff auch noch Holz, Papier oder Aluminium.
Die Aufbereitungsmaschinen müssen nicht nur mit einem breiten Viskositätsbereich zurechtkommen, auch der Verschleiß ist hoch. In Bezug auf den Durchsatz gibt es ebenfalls neue Herausforderungen. Noch verarbeitet eine Anlage im Mittel zwei Tonnen pro Stunde. Es werden aber auch Anlagen mit einem Durchsatz von acht bis zwölf Tonnen pro Stunde verlangt.
Das Gesamtpaket muss stimmen
Meist hat der Anwender klare Vorstellungen davon, welche einzelnen Komponenten er einsetzen möchte. Maag Group als Spezialist für Polymerfiltration und Recyclingsysteme bietet maßgeschneiderte Schmelzefiltrations- und Granuliersysteme an und garantiert, dass das Gesamtpaket und die Prozessstabilität stimmen.
In die Anlagen fließt das Know-how der gesamten Maag-Familie mit den Produktmarken AMN, Automatik, Ettlinger, Gala, Maag, Reduction, Scheer, Witte und Xantec. Diese einzelnen Teilanlagen werden in einem Recyclingsystem zusammengeführt. Daraus entsteht eine komplette Linie, die von der Schmelzeförderung über Filtration, Granulierung und Trocknung reicht. Die sorgfältig kombinierte Einheit mit dem Steuerungskonzept von Xantec besitzt abgestimmte Schnittstellen und sorgt für eine optimale Prozessüberwachung der gesamten Recyclinglinie.
Schlüsselkomponente Schmelzefilter
Herzstück der Recyclingsysteme aus dem Hause Maag ist der Ettlinger Recycling-Schmelzefilter, der am Ende der Linie zum Einsatz kommt. Mit dem kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsschmelzefilter lassen sich die Verunreinigungen und Kontaminationen aus dem Recycling-Schmelzestrom entfernen, die angestrebte Produktqualität wird so erreicht. Die Serien ERF und ECO sind in der Lage, nahezu jedes Polymer zu verarbeiten, das in Recyclinganlagen, bei der Herstellung von Regranulat, Platten und Folien, bei der Produktion von Bändern und Fasern oder in der Compoundingindustrie eingesetzt wird.
Hohe Verschmutzungsanteile mit bis zu 16 %, große Durchsätze bis zu 12 000 kg/h, Filtrationsfeinheiten bis 60 μm – diese Extreme decken die Hochleistungsschmelzefilter in unterschiedlichen Baugrößen ab, sodass auch hier immer die optimale Lösung zur Verfügung steht.
Druckkonstanter Prozess notwendig
Die Anforderungen in Recyclinganwendungen sind hoch. So muss die Schmelzepumpe am Anfang der Recyclinglinie für einen präzisen gleichmäßigen Druck sorgen, um verfahrensbedingte Schwankungen auszugleichen. Nur so ist ein gleichmäßiges Fördervolumen bei absolut konstantem Druck möglich. Anders gesagt: Nur mit einem druckkonstanten Prozess können Pellets von hoher Qualität kontinuierlich hergestellt werden. Zudem sorgt die Pumpe für eine geringe Belastung des Extruders.
In der Schmelzepumpe wird das Material nur minimal beansprucht und erfährt kaum Scherung. Hintergrund ist, dass die Zahnradpumpen von Maag hochgenau arbeiten: Je nach Viskosität des Produkts gewährleisten sie einen Toleranzbereich von 0,02 bar Druckabweichung. Dafür sorgen die besondere Verzahnung und die spezielle Geometrie der Zahnräder. Dadurch entsteht ein höheres Volumen zwischen den Zähnen im Vergleich zu anderen Modellen auf dem Markt. Hohe Füllstoffgehalte und Verunreinigungen, wie sie beim Recycling anfallen, werden damit besser toleriert.
Es gibt aber noch einen weiteren positiven Effekt: Der präzise und stabile Volumendurchfluss reduziert den Druckbedarf des Extruders und sorgt für mehr Effizienz und verlängerte Lebensdauer, was besonders für die Recyclingindustrie interessant ist.
Konzipiert für den Recyclingmarkt
Um die Schmelzepumpe vor Beschädigungen durch große Schmutzpartikel (größer als 500 μm) zu schützen, wird üblicherweise der Einsatz eines grobmaschigen Vorfilters empfohlen. Auf diesen kann nun unter Umständen verzichtet werden.
Für Prozesse mit höheren Verschmutzungsanteilen und größeren Partikeln im Recyclingmarkt wurde die Schmelzepumpe der Maag Group noch einmal weiterentwickelt. Äußerlich ähnelt die Recyclingausführung Extrex6 der Standardausführung. Die eigentliche Entwicklung steckt im Inneren, in den Zahnwellen und den Lagern.
Bei der Recyclingausführung sorgen spezielle Zahnspiele, größere Zahnlücken und neuartige Lager, die vor dem Eindringen größerer Partikel in den Lager-Schmierspalt geschützt sind, dafür, dass – je nach Pumpengröße – Partikel mit einer Größe von bis zu 4 mm tolerierbar sind. Hier kann auf den Schutzfilter vor der Pumpe verzichtet werden, wie eine Studie bei einem Anwender in Europa über mehrere Monate bewies. Dort wies die Pumpe selbst im Post-Consumer-Recycling – der Königsklasse des Kunststoff-Recyclings, da hier die höchsten Verschmutzungsanteile zu finden sind – eine verdoppelte Standzeit auf.
Gleichmäßiges Granulat produzieren
Für die endgültige Form sorgt die Unterwasser- und Stranggranulierung. Bei der Unterwassergranulierung wird die Schmelze über ein hydraulisch betätigtes Anfahrventil zur der Lochplatte geleitet. An der Düsenplatte wird die Schmelze durch Düsenlöcher in die Schneidkammer gepresst. Dabei sorgt die tangentiale Konstruktion der Schneidkammer für eine optimierte Strömung, die ein Verkleben des Granulats verhindert.
Die Maag Group hat mit der Weiterentwicklung der Unterwassergranulierung, die in dem aktuellen Modell Pearlo eine Vielzahl von Vorteilen und Neuerungen vereint, die jahrzehntelange Erfahrung von Gala und Automatik kombiniert. Das Ergebnis ist ein gleichmäßiges, kugelförmiges Granulat mit geringen Feinanteilen. Im Anschluss an den Schnitt- und Abkühlvorgang wird das Material dem Zentrifugaltrockner zugeführt, in dem die Pellets vom Wasser separiert werden. Die Restwärme des Granulats sorgt für sehr geringe Restfeuchtigkeitswerte.
Neben den Unterwassergranulierungen wurden auch die Unterwasser-Stranggranuliersysteme von Automatik für Recyclinganwendungen bis zu 13.000 kg/h konzipiert. Die Systeme sind nicht nur leicht zu bedienen, sondern sorgen auch für eine hohe Granulatqualität und -konsistenz.
Fazit
Die Qualität einer Recyclinglinie und damit auch des Rezyklats hängt von jedem einzelnen Prozessschritt ab. Bei den anwendungsspezifischen Komplettlösungen der Maag Group können sich Anwender darauf verlassen, dass alle integrierten Komponenten aufeinander abgestimmt sind. Dabei bleibt das System flexibel und lässt sich auf die vorhandenen Gegebenheiten anpassen. So ist zum Beispiel auch eine Integration in bestehende Recyclinganlagen möglich.
Maag Germany GmbH, Großostheim
Halle 8.0, Stand K78
Autor: Christian Hiemenz
Team Leader Sales Recycling Systems,
Maag Germany
