Warum ist das Recycling von fluffigen Kunststoffen, wie etwa von dünnen Folien, so schwierig?
Eines ist klar: Kunststoff-Recycling muss mit hohen Durchsätzen und Erträgen möglich sein, damit es viele Akteure auf den Markt zieht. Während es für hartes Grobgut aus PE, PP, ABS oder PS inzwischen gute Recycling-Lösungen gibt, ist das Recycling und die Handhabung von Folien, Flakes, Schaumstoffen, Textilfasern oder Gewöllen nach wie vor eine Herausforderung.
Solche Kunststoffe mit geringem Schüttgewicht führen im Recycling-Prozess häufig noch immer zu einem unregelmäßigen Materialfluss. Die Folge ist, dass Recyclinganlagen ihre hohe Leistungsfähigkeit nicht voll ausschöpfen können.
Es genügt beim Recycling von „leichten“ Flakes oder Fasern nicht, eine Einzelkomponente wie etwa ein Silo oder eine Weiche auf das fluffige Material zu optimieren. Vielmehr muss der Weg des Materials entlang des gesamten Recyclingprozesses betrachtet werden. Dazu zählen das Zerkleinern, das Waschen, Trennen, Trocknen, ebenso wie das Lagern, Fördern, Austragen und Dosieren, Extrudieren, Homogenisieren, Compoundieren und Granulieren.
Wo genau liegen die Herausforderungen beim Recycling von leichten Folien oder Fasern?
Folienflakes und Fasern haben ein sehr geringes Schüttgewicht und sind dadurch sehr voluminös. Ist im Recyclingprozess ein Pufferspeicher notwendig, werden automatisch sehr große Lagervolumina benötigt. Die Kosten für den Transport von dort, wo der Abfallstrom anfällt bis zu Recyclinganlage, können ebenfalls einen erheblichen Anteil beitragen.
Hinzu kommt, dass sich solche sehr fluffigen Materialien bei der Förderung und Zuführung in den Recycling Extruder sehr schwer kontrollieren lassen. Die Herausforderung und das Ziel für das Recycling aller Altkunststoffe ist jedoch immer ein konstanter und möglichst hoher Materialfluss, so dass die Recyclinganlage ihr Leistungspotential voll ausschöpfen kann.
Der hohe Durchsatz ist aber nicht der einzige Faktor, der beim Recycling von Flakes und Fasern wichtig ist. Auch die Qualität der Recompounds, die aus den Folien und Fasern hergestellt werden, der Energieverbrauch der Recyclinganlage und deren Wartungsaufwand spielen eine wichtige Rolle bei der Beurteilung des Prozesses.
Coperion setzt insbesondere beim Recycling von fluffigen Materialien auf gravimetrische Dosierer. Warum? Und wo liegen die Vorteile gegenüber volumetrischen Dosierern?
Wir setzen bei unseren Recyclinganlagen auf das gravimetrische Dosieren als eine Lösung für stabil hohe Durchsätze und konstante, sehr hohe Produktqualität.
Beim Recycling kommen grundsätzlich zwei Dosiermethoden in Betracht: die volumetrische und die gravimetrische Dosierung, wobei jede Technologie ihre spezifischen Vorteile und Anwendungsbereiche hat.
Die volumetrische Dosierung führt die Materialmenge mit konstantem Volumenstrom dem Prozess zu. Das kann bei Materialien von Vorteil sein, deren Fokus auf einem einfachen Prozessaufbau liegt oder Schwankungen der Schüttdichte vernachlässigbar sind. Diese Methode bietet geringere Genauigkeit, dafür aber durchaus Kostenvorteile bei der Anschaffung.
Die gravimetrische Dosierung basiert auf der Messung des Gewichts und zeichnet sich durch ihre hohe Präzision aus. Sie ist ideal für Anwendungen, bei denen die Genauigkeit der Materialzufuhr entscheidend ist und eine hohe Produktqualität erzielt werden soll. Denn auch bei Abweichungen bei Dichte oder des Materials sichern gravimetrische Dosierer zuverlässig eine präzise Materialzugabe und damit die hohe Qualität des Endprodukts. Die gravimetrische Dosierung ist die Voraussetzung, dass Altkunststoff innerhalb eines Prozessschrittes bzw. in einem Extruder sowohl ausgeschmolzen und als auch compoundiert werden kann.
Konkret bedeutet das für unsere Kunststoff-Recyclinganlagen: Mit gravimetrischen Dosierern sichern wir, dass unser Recycling Doppelschneckenextruder absolut präzise beschickt wird. Der Materialfluss ist vollkommen gleichmäßig. Dies gilt sowohl für sehr geringe Dosierraten von unter 100 kg/h bis hin zu hohen von deutlich über 10 t/h. Mit gravimetrischen Dosierern bestimmen wir genau, welche Mengen von Zuschlagstoffen stromab für das Compoundieren beigemischt werden. Zudem sichern gravimetrische Dosierer, dass der gesamte Kunststoff-Recyclingprozess jederzeit reproduzierbar wird.
Mit gravimetrischen Dosierern ermöglichen wir in unseren Recyclinglösungen das Aufschmelzen und das Compoundieren in nur einem Doppelschneckenextruder. Daraus ergeben sich im Vergleich zu zweistufigen Recyclingprozessen mit Einschneckenextrudern Energieeinsparungen von bis zu 50%.
Und wie löst Coperion die Schwierigkeit beim Zwischenlagern und Austragen von fluffigen Materialien, bevor sie in den Dosierer und Recycling Extruder kommen?
Hier spielt uns in die Karten, dass Coperion Know-how für den gesamten Prozess des Kunststoff-Recyclings besitzt. Unter dem Dach von Coperion vereinen sich Experten für die mechanische Vorbehandlung des Altkunststoffs, für das Schüttgut-Handling, das Dosieren sowie für das Extrudieren und Compoundieren. Wir wissen, welche Eigenschaften ein Material zu welchem Zeitpunkt im jeweiligen Prozessschritt besitzt. Und genau mit dieser Expertise können wir sämtliche Produkte fördern, lagern, dosieren und extrudieren – selbst wenn die Produkteigenschaften schwanken, stimmen wir jede Schnittstelle optimal auf die Bedürfnisse des Endkunden ab.
Beim Zwischenlagern, Austragen und Dosieren in den Extrusionsprozess wird das Zusammenspiel unserer Kompetenzen sehr deutlich. Wir kennen genau die Eigenschaften von frisch gewaschenem und geschreddertem Altkunststoff und können bei Bedarf die exakten Schüttguteigenschaften in unseren hauseigenen Labors mit modernsten Messmethoden ermitteln. Wir wissen, wie sich das Material fördern, trocken und zwischenlagern lässt. Und wir haben das Know-how, wie selbst äußerst fluffige Materialien aus einem Zwischenspeicher ausgetragen und gleichmäßig, mit hohen Dosierraten in den Recycling Extruder einbracht werden können.
Unser Portfolio bietet eine Vielzahl verschiedener Technologien für das Lagern, Austragen und Dosieren. Abhängig von den Materialeigenschaften definieren wir die optimale Kombination dieser Recycling-Technologien – so dass am Ende mit der Coperion Recyclinganlage Compounds mit konstant höchster Produktqualität hergestellt werden können – und das in jedem gewünschten Durchsatzbereich.
Woher weiß ich, was die richtige Kombination der Recycling-Technologien ist?
An unserem Coperion-Standort in Weingarten betreiben wir unser Recycling Innovation Center. Dort stehen unseren Kunden alle Technologien des Portfolios aus der Coperion-Gruppe für Tests zur Verfügung.
Das gilt ganz konkret auch für das Zusammenspiel aus Zwischenlager, Austrag und Dosierer. Unsere Kunden können ihr Original-Produkt, das recycelt werden soll, an uns liefern und gemeinsam mit unseren Experten dessen Verhalten beim Austragen und Dosieren umfangreich testen.
Wir verarbeiten Folien, Fasern, Flakes oder Gewölle, kombinieren Technologien und ermitteln die optimale Anlagenkonfiguration, um die gewünschte Dosierrate zu erzielen. So erhalten unsere Kunden noch vor der Investition die Sicherheit, dass unsere Technologien zu dem gewünschten Ergebnis führen.