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| Anwendungsbeispiel PET: links amorphes Granulat, rechts teilkristallines Granulat |
In einer Welt, in der Circular Economy und Nachhaltigkeit eine immer größer werdende Rolle spielen, ist die Wiederverwendung von PET nicht mehr wegzudenken. Recyceltes PET wird insbesondere für die Herstellung neuer PET-Verpackungen immer wichtiger. Immerhin bestehen mittlerweile die meisten in den Umlauf gebrachten PET-Flaschen zu einem hohen Prozentanteil aus Rezyklat – Tendenz steigend. Im sogenannten Bottle-to-Bottle-Verfahren werden die Flaschen dabei wiederaufbereitet.
Der Kreislauf startet mit der Sortierung und Reinigung der PET-Flaschen. Diese werden gemahlen, gereinigt und sortiert. Die aus diesem Prozess entstehenden PET-Flakes stellen das Ausgangsmaterial für den Recyclingprozess dar. Das vorsortierte Material durchläuft in einem weiteren Schritt einen mehrstufigen Sortierungsprozess, bei dem mögliche Anteile von Metallen, Fremdfarben und Fremdpolymere entfernt werden. Die Flakes werden nach diesem Schritt in einem Extruder aufgeschmolzen, gegebenenfalls aufbereitet und unter Einsatz einer Unterwassergranulierung in Granulate geschnitten.
Polymerschmelze aus Recyclingprozessen weißt meist starke Verschmutzungen auf, was sich für die Weiterverarbeitung im Lebensmittelbereich als problematisch darstellt. ECON bietet mit seinen Siebwechslern ESD und ESK eine Lösung für diese Herausforderung: Der ESD (diskontinuierlicher Siebwechsler) ist ein Kolbensiebwechsler mit nur einem Kolben und bietet qualitative Schmelzefiltrierung für Ausgangsmaterialien mit geringem Verschmutzungsgrad wie zum Beispiel Polyolefine, Standardkunststoffe, technische Kunststoffe und Hochtemperaturkunststoffe.
Für stark verschmutzte Polymerschmelze wird bei ECON der ESK zum Einsatz gebracht. Der ESK (kontinuierlicher Siebwechsler) ist mit zwei Kolben ausgestattet und erlaubt das Wechseln der Siebe bei laufendem Prozess. ECON bietet für diesen Siebwechsler auch einen Rückspülvorsatz (ESK-B) an, der während des Granuliervorgangs selbständig die Siebe spült und somit die Lebenszeit dieser erheblich verlängert.
Beim Reinigen der Schmelze in Siebwechslern wird in der Regel ein hoher Schmelzedruck benötigt, der stark von Verschmutzungsgrad, Schmelzequalität und Prozessparametern abhängig ist. Um einen konstanten Druck für die Filtration und den Granulierprozess zu gewährleisten, bietet ECON Schmelzepumpen im Durchsatzbereich von bis zu 12.000 kg/h an.
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| Beispiel einer ECON PET-Edition Linie: EUP 600 – EWT 350-6 – ECS 1500 |
Der Einsatz einer Schmelzepumpe und eines Siebwechslers von ECON in Kombination mit der Granulierung ECON PET-Edition bieten die ideale Voraussetzung für die Herstellung von hochqualitativen, recyceltem PET-Granulat. Diese Anlage ist eine speziell für PET optimierte Unterwassergranulierung mit nachgeschaltetem Kristallisationssystem, um den perfekten Kristallisationsgrad bei minimalem Energieaufwand zu erreichen, so Dominik Neumann (Gruppenleiter der F&E-Abteilung).
ECON Granulierungen zeichnen sich insbesondere durch die patentierte thermische Trennung aus, die das Einfrieren der Löcher im Granulierkopf und somit die Produktion von Off-Spec Material verhindert. Der Einsatz dieser einzigartigen Technologie garantiert eine hohe Granulatqualität.
Die isolierende Wirkung der thermischen Trennung verhindert eine Wärmeabfuhr in das Prozesswasser, wodurch eine erhebliche Energieeinsparung erreicht wird. „Besonders beim Recyceln von PET, bei dem der Energieaufwand pro Tonne (kW/t) recyceltem Material eine wesentliche Auswirkung auf die Rentabilität der Anlage hat, führt dies zu einem relevanten Wettbewerbsvorteil, den unsere Kunden besonders zu schätzen wissen“, erklärt Gerhard Hemetsberger (Head of Sales).
Darüber hinaus ist die ECON PET-Edition darauf ausgelegt, das Granulat durch einen optimierten Trocknungsprozess auf einer hohen Endtemperatur von mindestens 140 °C zu halten. Bei der Entwicklung wurde besonderes Augenmerk auf die Isolierung des Wassertanks sowie auf die Verrohrung gelegt. Je nach Kundenbedürfnis wird die Auslegung der Verrohrung von ECON berechnet, um nach dem Trocknen die gewünschte Granulat- Endtemperatur zu erreichen.
Danach werden die Granulate in einem ECS (ECON Crystallization System) auf einer konstanten Temperatur gehalten, um eine Nachkristallisation einzuleiten. So wird ein Kristallisationsgrad von 30 bis 40 Prozent erzielt.
In der Kristallisationsrinne wird das Granulat dabei durch sanfte Vibration weiterbefördert und durchgemischt, um das Verkleben beim Kristallisieren zu verhindern.
Der Kunststoffexperte Dominik Neumann erklärt: „Der hohe Kristallisationsgrad ist bei PET notwendig, um bei der Weiterverarbeitung des Granulats mittels Spritzguss das Agglomerieren, welches bei amorphen PET auftritt, zu vermeiden. So wird die Vortrocknung des Granulats überflüssig. Bei diesem Verfahren wird die bestehende Eigenwärme des Granulats zur Kristallisation genützt und zählt somit zu einer äußerst effizienten Methode PET zu kristallisieren.“
Die ECON PET-Edition macht in nur einem Schritt das Filtern, Granulieren und Kristallisieren von PET möglich und weist so insbesondere im Vergleich mit herkömmlichen Stranggranulierungen viele Vorteile auf, wie beispielsweise:
- Granulieren, Trocknen und Kristallisieren in nur einem Produktionsschritt,
- keine Vakuolen im Granulat,
- hohe Durchsatzmengen bei geringem Platzbedarf,
- hohe Prozessstabilität, bei hoher Granulatqualität,
- einfacher und sicherer Anfahrprozess.
Nach dem Granulieren wird das PET-Rezyklat in einem Reaktor einer Tiefenreinigung unterzogen. Dieser Vorgang führt letztlich dazu, dass das Granulat wieder für Verpackungen im Lebensmittelbereich verwendet werden kann. An diesem Punkt schließt sich also die Bottle-to-Bottle-Kreislaufwirtschaft.
Einen wichtigen Bereich im PET-Recycling stellt auch die Anhebung der intrinsischen Viskosität (IV) dar. Hierzu sind verschiedene Herangehensweisen auf dem Markt erhältlich:
• SSP-Verfahren: Beim Solid State Polycondensation-Verfahren (SSP) werden PET-Granulate oder PET-Flakes unter einer Vakuum- Umgebung oder inertem Gas für einige Stunden bei Temperaturen von 200 bis 240°C gehalten. So werden die Molekülketten verlängert und unerwünschte Bestandteile entfernt. Wie der Name schon sagt, befindet sich das PET hier bereits in der Feststoffphase.
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| ECON Pyrolyseofen für Extruderschnecken EPOS |
• LSP-Verfahren: Beim Liquid State Polycondensation-Verfahren (LSP) wird das PET in der Schmelzephase unter Vakuum kondensiert, um die Molekülketten zu verlängern. Dies erhöht den IV-Wert und reinigt das Rezyklat von schädlichen Chemikalien, um so wieder für den Lebensmittelbereich einsetzbar zu werden. Der kontinuierliche Prozess führt dazu, dass im Gegensatz zum SSP-Verfahren der gewünschte IV konstant gehalten werden kann und somit zeit- und energiesparender ist.
Abgesehen von dem oben beschriebenen Equipment bietet ECON auch Luftgranulierungen, Hybridanlagen und Pyrolyseöfen an.
