Bereits in 30 Jahren sollen 60 % der Kunststoffproduktion auf Rezyklat 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 die Herstellung von qualitativ hochwertigem 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 auch 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 2 t pro Stunde, doch es werden auch Anlagen mit einem Durchsatz von 8 bis 12 t pro Stunde benötigt.
Schmelzefilter als Herzstück
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 Automatik, Ettlinger, Gala, Maag, Reduction, Scheer und Xantec. Die Teilanlagen werden in einem Recyclingsystem zusammengeführt. Daraus entsteht eine komplette Linie, die von der Schmelzeförderung über Filtration, Granulierung und Trocknung reicht. Die kombinierte Einheit mit dem Xantec-Steuerungskonzept hat abgestimmte Schnittstellen und sorgt für die Prozessüberwachung der gesamten Recyclinglinie.
Die Schlüsselkomponente der Recyclingsysteme ist der Ettlinger Recyclingschmelzefilter, der am Ende der Linie zum Einsatz kommt. Um die Verunreinigungen und Kontaminationen aus dem Recyclingschmelzestrom zu entfernen und so die angestrebte Produktqualität zu erreichen, sind kontinuierlich arbeitende Hochleistungsschmelzefilter verfügbar. Die Serien ERF und ECO können nahezu jedes Polymer 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.
Verschmutzungsanteile von bis zu 16 %, Durchsätze von bis zu 12 000 kg/h, Filtrationsfeinheiten von bis bis 60 Micron – diese Extreme decken die Hochleistungsschmelzefilter in unterschiedlichen Baugrößen ab.
Konstanter Druck ist entscheidend
Am Anfang der Recyclinglinie muss die Schmelzepumpe 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 größter Qualität kontinuierlich hergestellt werden. Zudem sorgt die Pumpe für eine geringe Belastung des Extruders.
In der Maag-Schmelzepumpe wird das Material nur minimal beansprucht und erfährt kaum Scherung. Hintergrund ist, dass die Zahnradpumpen 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. Auf diese Weise entsteht ein besonders hohes Volumen zwischen den Zähnen. Hohe Füllstoffgehalte und Verunreinigungen, wie sie beim Recycling anfallen, werden damit besser toleriert.
Außerdem reduziert der präzise und stabile Volumendurchfluss 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 Beschädigung durch große Schmutzpartikel zu schützen, wird meist 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 von 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 Lagerschmierspalt geschützt sind, dafür, dass 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 europäischen Anwender über mehrere Monate bewiesen hat. Dort erreichte die Pumpe selbst im Post-Consumer-Recycling eine verdoppelte Standzeit.
Granulat mit geringen Feinanteilen
Für die endgültige Form sorgt die Unterwasser- und Stranggranulierung. Bei der Unterwassergranulierung wird die Schmelze über ein hydraulisch betätigtes Anfahrventil zur 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. Maag Group hat mit der Weiterentwicklung des Unterwassergranulators, die in der aktuellen Ausführung Pearlo zahlreiche Vorteile und Neuerungen vereint, die jahrzehntelange Erfahrung von Gala und Automatik kombiniert. Das Ergebnis ist ein besonders 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 Unterwasserstranggranuliersysteme von Automatik für Recyclinganwendungen bis zu 13 000 kg/h konzipiert. Die Systeme sind nicht nur besonders 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 von MAAG Group sind alle integrierten Komponenten aufeinander abgestimmt. 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 Pump Systems AG, Oberglatt/Schweiz
Halle 9, Stand A2
Autor: Christian Makert
Business Development Recycling Systems,
Maag Germany
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