PET-Recycling - Wirtschaftliches Verfahren für hohe Produktqualität durch neue Technologien

Dipl.-Ing. Ralf Wiechmann, Kreyenborg GmbH

Der PET-Verbrauch wird in den nächsten Jahren weiterhin drastisch ansteigen. Für die Wiederverwertung alter PET-Verpackungen hat KREYENBORG ein praktikables und wirtschaftliches Aufbereitungskonzept mit einer innovativen Kristallisations- und Trocknungstechnik entwickelt.

Der technische Kunststoff PolyEthylenTerephthalat, kurz PET, hat sich in den letzten Jahren längst zum Massenkunststoff entwickelt. Der PET-Verbrauch ist weltweit drastisch angestiegen. Und die Prognosen sagen weiterhin einen überproportionalen Anstieg voraus. So wird der PET-Verbrauch 2010 weltweit über 18,5 Mio t betragen, was einem Wachstum von über 10 % pro Jahr entspricht. In Europa und Asien werden die Steigerungsraten sogar bei ca. 15 % pro Jahr liegen, da wir dort noch einen Nachholbedarf gegenüber dem amerikanischen Markt haben.
Grund für den Anstieg sind die herausragenden Eigenschaften dieses Kunststoffes. Er zeichnet sich durch eine besondere Transparenz und eine brilliante Oberfläche aus, was den steigenden Anforderungen an optimal designte Verpackungen als Teil der Marketingstrategien Rechnung trägt. Weiterhin besitzt er eine hohe Festigkeit und Bruchsicherheit, weist dabei aber ein geringeres Gewicht als andere Materialien auf. So sind PET-Flaschen ca. 20 Mal leichter als Glasflaschen, zerbrechen aber nicht, wenn sie von einer 1 m hohen Tischkante fallen. Und nicht zuletzt verleihen die optimalen Recyclingmöglichkeiten diesem Werkstoff immer mehr Akzeptanz und zeichnen ihn als ökologisch vorteilhaft aus. Die heutigen Technologien erlauben es uns, PET ohne Qualitätsverlust immer wieder zu recyceln. Allerdings sprechen wirtschaftliche und energetische Aspekte nicht unbedingt immer für einen geschlossenen Kreislauf von hochwertigem PET (Bottle to Bottle), sondern machen den Einsatz zum Beispiel von PET-Flaschenmahlgut zur Herstellung von Tiefziehfolien oder Fasern teilweise sinnvoller.

Der Geschäftsbereich Recyclingtechnik der KREYENBORG GmbH hat sich in den letzten Jahren insbesondere mit der Entwicklung von wirtschaftlichen und praktikablen Technologien für die PET-Aufbereitung beschäftigt. Die Kristallisation und Vortrocknung sowie eine ausgereifte Extrusion spielen hierbei eine entscheidene Rolle.



Bei der Verarbeitung von PET tritt in der Schmelzephase nämlich das Problem auf, dass die Polymerketten durch eingelagerte Wassermoleküle gespalten werden (hydrolytischer Abbau). Dadurch nehmen die Materialeigenschaften ab. Eine Messung und Überwachung der Molekülkettenlänge bzw. des Molekulargewichtes ist daher sehr wichtig. Dieses wird beim Kunststoff PET durch Bestimmung der Intrinsischen Viskosität (IV) durchgeführt, die nach der Mark-Houwink-Gleichung proportional zur mittleren Molekülmasse ist. Für die IV-Bestimmung wird das PET in einem Gemisch aus Phenol und 1,2-Dichlorbenzol aufgelöst. Die Lösung lässt man durch eine genormte Kapillare fließen. Aus der Zeit, die die PET-Lösung für den Durchfluß benötigt, lässt sich der IV-Wert bestimmen.

KREYENBORG hat ein innovatives Kristallisations- und Trocknungskonzept mit Infrarot-Technoligie entwickelt, welches seine Stärken insbesondere bei der Verarbeitung von PET-Flaschenmahlgut zeigt. Hiermit kann das Produkt prozesssicher kristallisiert und auf eine Restfeuchte von kleiner 50 ppm vorgetrocknet werden. Der Energieverbrauch sowie die Verweilzeit im System wurden dabei im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen wesentlich reduziert. Eine Extrusion mit einem IV-Abbau von = 0,02 dl/g wird somit ermöglicht.
Beim Einsatz dieses Systems vor einer PET-Tiefziehfolienanlage können so bespielsweise aus sehr preiswertem PET-Flaschenmahlgut aus Mehrwegflaschen und drucklosen Wasserflaschen noch Tiefziehfolien mit einer sehr guten Qualität produziert werden.
Das Kristallisations- und Trocknungssystem besteht aus einer patentierten Infrarot-Einheit zur Erwärmung, Kristallisation und Vortrocknung der Produkte. Die Durchsatzleitung und Materialtemperatur wird hierbei ständig überwacht und die Strahlerleistung und Verweilzeit gegebenenfalls nachgestellt. Anschließend folgt ein Trocknungstrichter, in dem das Produkt auf seine geforderte Endfeuchte von kleiner 50 ppm nachgetrocknet wird. Der Trichter wird mit trockener und heißer Luft beaufschlagt. Die Luft wird dabei im Kreislauf gefahren und die Wärme durch den so genannten ETA process® zurückgewonnen.

Die wesentlichen Vorteile dieses Systems sind:

• prozesssichere Kristallisation auch bei schlecht fließenden Produkten
• schonende Kristallisation (keine Reibung, keine Friktion)
• vollkontinuierliches System mit extrem kurzen Verweilzeiten von weniger als 2 Stunden im gesamten System
• energetisch sehr günstig durch den direkten Wärmeeintrag in das Produkt mit Infrarot-Strahlen sowie Wärmerückgewinnung durch den patentierten ETA process® und vollisolierte Systeme
• Energieeinsparungen durch optimal aufeinander abgestimmte Komponenten und extrem geringen Wärmeverlust in der Anlage

Für die Produktion von hochwertigem PET-Recyclat aus Flaschenmahlgut bietet KREYENBORG innovative Recyclingkonzepte für den Einsatz nach Sortier- und Waschanlagen an. Den Anfang der Anlage bildet das oben beschriebene Kristallisations- und Trocknungssystem. Die Extrusion wird mit Ein- oder Doppelschneckenextrudern realisiert, je nach Durchsatzleistung und/oder Kundenwunsch. Die Filtration mit Siebfeinheiten bis zu 20 µm wird mit den KREYENBORG-Bolzensiebwechslern durchgeführt. Häufig haben sich hier die Rückspül-Filter durch drastisch reduzierte Betriebskosten bewährt. Die Unterwasser-Granulierungen erzeugen ein sehr staubarmes, gleichmäßiges und gut fließendes Kugelgranulat mit einem hohen Schüttgewicht. Wenn Granulat in Zylinderform gefordert wird oder auch bei geringen Durchsätzen, wird eine Strang-Granulierung bzw. Unterwasserstrang-Granulierung eingesetzt.

Die PET-Recyclingsysteme von KREYENBORG zeichnen sich durch sehr gute Recyclatqualitäten bezüglich IV-Werten, Acetaldehydkonzentration und Farbwerten, durch reduzierte Produktionskosten und ein einfaches Handling und Bedienung der Anlage aus. Für die Forschung und Entwicklung sowie für Kundenvorführungen unterhält KREYENBORG zwei Technika mit Ein- und Doppelschnecken-Extrusion.

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