Fachartikel vom 22.10.2020

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PET-Folienanlagen: Fit für Recyclingware dank Retrofit

Schlüsselkomponenten und Knowhow zur Anlagenoptimierung in der Folienextrusion

Andrea Koßmann, Gneuß Kunststofftechnik GmbH

"Die Nachfrage nach PET-Verpackungsfolien, die hohe Anteile an Recyclingware enthalten oder gar zu 100 % daraus hergestellt sind, steigt in der jüngsten Vergangenheit aufgrund der öffentlichen Diskussion und gesetzlicher Vorgaben enorm."

Gneuß-Prozesseinheit mit MRS-Extruder und RSFgenius Filtriersystem bei Cotnyl S.A. in Argentinien
Gneuß-Prozesseinheit mit MRS-Extruder und RSFgenius Filtriersystem bei Cotnyl S.A. in Argentinien
Um diese Forderungen erfüllen zu können, sehen sich viele Verarbeiter mit hohen Investitionskosten für Anlagen, die Recyclingware verarbeiten können, konfrontiert. Schließlich muss die Qualität des Endproduktes stimmen. Eine ideale Möglichkeit, geringe Investitionskosten mit einem erweiterten Verarbeitungsfenster für Recyclingware zu kombinieren, bietet die Gneuß Kunststofftechnik GmbH aus Bad Oeynhausen mit einem speziellen Retrofit-Service an. Einer der diesen Service genutzt hat, ist die Cotnyl S.A. aus San Martín, die so als erstes Unternehmen in Argentinien die lokale Zulassung erhielt, um Verpackungen aus 100 % r-PET herstellen zu dürfen.

Auf der einen Seite steigt die Nachfrage nach Kunststoffverpackungen weltweit aufgrund geänderter Konsum- und Verzehrgewohnheiten, insbesondere im Nahrungsmittel- und Getränkesektor stetig. Auf der anderen Seite sind gerade die Kunststoffverpackungen in Misskredit gefallen und haben durch die Öffentlichkeit eine neue, häufig negative Aufmerksamkeit erfahren.

Mögliche Zunahme des zur Wiederaufbereitung gesendeten PETs bis 2030, Eunomia, PET Market in Europe 2020
Mögliche Zunahme des zur Wiederaufbereitung gesendeten PETs bis 2030, Eunomia, PET Market in Europe 2020
Der Ruf nach Abfallreduktion und einer sinnvollen Wiederverwertung von Kunststoffverpackungen wird immer lauter. Die Europäische Union hat gesetzliche Richtlinien verfasst, die vorsehen, dass bis zum 31.12.2025 50 % der in einem EU-Mitgliedstaat in Verkehr gebrachten Kunststoffverpackungen stofflich wiederverwertet werden müssen. Bis Ende 2030 sollen es 55 % sein und ab 2040 sollen alle Kunststoffverpackungen zu 100% wiederverwendet oder recycelt werden, so dass ein geschlossener Kreislauf realisiert ist.

Der Markt reagiert bereits: Nach einem aktuellen Bericht des britischen Beratungsunternehmens Eunomia lag der Verbrauch von r-PET in der EU im Jahr 2018 bei rund 1,4 Mio. t und damit bei 26 % der Gesamtnachfrage nach PET in Höhe von 5,3 Mio. t. Bis 2030 gehen die Experten von einer verstärkten Nachfrage nach r-PET von bis zu 55 % aus. Für PET-Schalen kommen europaweit rund 20 % des vorhandenen r-PET zum Einsatz, wobei der durchschnittliche Recyclatanteil schon heute bei 50 % liegen soll – Tendenz steigend.

Retrofit als wirtschaftliche Alternative zu Neuinvestition

Dieser erhöhte Recyclateinsatz stellt viele Hersteller von Verpackungen vor Probleme. Ein Recyclateinsatz von bis zu 100 % sowie das geforderte recyclinggerechte Design passen nicht immer zu den Ansprüchen an Verpackungen, insbesondere bei Lebensmittelverpackungen. Lebensmittelbehörden und Verbraucher erwarten höchste Qualitäten in Bezug auf Farbe, Reinheit, Geruch und mechanische Eigenschaften.

Mit bestehenden Anlagen, die auf die Verarbeitung von Virgin-Materialien ausgelegt sind, lassen sich die gewünschten Eigenschaften häufig nicht erreichen. Investitionen in komplett neue Anlagen, mit denen die Verarbeitung von Recyclingware gelingt, sind aus wirtschaftlichen oder platztechnischen Gründen nicht immer möglich. Eine interessante Alternative stellt das Anlagen-Retrofit von Gneuß dar.

"Mit dem Know-how in PET-Verarbeitung und -Recycling sowie den maßgeschneiderten Schlüsselkomponenten können bestehende Anlagen optimiert und das Verarbeitungsfenster deutlich erweitert werden."

Filter unabdingbar bei hohen Verschmutzungsgraden

Gneuß-Extrusionseinheit für das Recycling-Anlagenretrofit
Gneuß-Extrusionseinheit für das Recycling-Anlagenretrofit
Den Beweis, dass Retrofit eine gute Alternative darstellt, um Recyclingware verarbeiten zu können, hat Gneuß bei vielen Kunden weltweit bereits erbracht. So nutzt ein Hersteller aus Chile schon seit mehreren Jahren die Rotary-Filter aus Bad Oeynhausen, um PET-Tiefziehschalen mit einem Recyclinganteil von 70 % herzustellen. Rotary-Filter arbeiten dank patentierter Siebscheibentechnologie kontinuierlich, druckkonstant und vollautomatisch.

Ein besonders vordergründiges Thema bei der Recyclatverarbeitung sind die hohen und schwankenden Verschmutzungsgrade der Input-Ware. Insbesondere durch die steigende Nachfrage nach Verpackungen mit einem hohen Recyclatanteil ist die hochwertige Recyclingware, die zumeist aus den sortenreinen Flaschenfraktionen stammt, Mangelware geworden und Verarbeiter müssen auf minderwertige Recyclate mit höheren Verschmutzungsgraden zurückgreifen.

Dies hat enorme Auswirkungen auf den Filtrationsprozess. Siebe verschmutzen schneller, bei ansteigender Siebverschmutzung steigt der Druck vor dem Filter, was wiederum Temperatur- und Viskositätsschwankungen zur Folge haben kann und schließlich verringert sich die verfügbare Fläche für den Schmelzedurchtritt.

Hier spielen die RSFgenius-Filter mit Rückspülung ihre Vorteile voll aus. Die Siebreinigung erfolgt in der laufenden Produktion vollautomatisch über ein integriertes Rückschusskolbensystem, bei dem nur ein kleiner Anteil filtrierter Schmelze per Hochdruckimpuls regelmäßig über einen schmalen Spalt durch das verschmutzte Sieb geschossen wird.

Die dazu benötigte Menge ist frei einstellbar und entspricht in der Praxis etwa 0,01 bis 1 % des Durchsatzes. Damit liegt der Verlust deutlich unter anderen marktüblichen Systemen, die mit Verlusten von bis zu 5 % arbeiten, was einerseits die Marge verringert und andererseits zu einer erneuten Ausschussproduktion führt, die recycliert oder entsorgt werden muss.

Selbst bei hohen Verschmutzungsgraden können die Siebe des RSFgenius je nach Filterfeinheit bis zu 400 Mal wiederverwendet werden, was eine vollautomatische Produktion ohne Personaleinsatz von mehreren Wochen möglich macht.

Retrofit-Extruder erlaubt Lebensmittelkontakt

MRS-Extruder mit Multi-Rotationsbereich
MRS-Extruder mit Multi-Rotationsbereich
Bei der Verarbeitung von PET im Allgemeinen, bei Recyclingware im Besonderen kommt es auf viele Faktoren an. Neben der mechanischen Reinigung der Schmelze durch den Filter fällt dem Extruder die Aufgabe der thermischen Reinigung zu. Hierbei sollte das Verarbeitungsaggregat schonend arbeiten, um auf das empfindliche Polymer möglichst nur eine geringe mechanische Belastung auszuüben.

Durch eine gleichzeitige Vakuumentgasung lassen sich einerseits niedermolekulare Bestandteile, wie Monomere, Oligomere oder Zersetzungsprodukte aus der Kunststoffschmelze entziehen, anderseits entweicht hier Feuchtigkeit, die einen Kettenabbau und damit einen Viskositätsabbau initiieren würde. Schließlich passiert in der Vakuumzone noch mehr: Kontaminanten, die bei Recyclingware nie auszuschließen sind, wie Lösemittel, Stabilisatoren, Acetaldehyd-Fänger oder Öle, müssen entweichen.

All diese Funktionen vereint der auf einem Einschneckenextruder basierende Multi-Rotation-System-(MRS)-Extruder von Gneuß. Dieser verarbeitet PET-Schmelze schonend und sorgt in Mehrwellenteil mit Entgasungszone für eine besonders große Schmelzeoberfläche. So lässt sich schon bei einem einfachen Vakuum von 25 bis 30 mbar eine enorme Entgasungs- und Dekontaminationsleistung sicherstellen. Gründe genug für die amerikanische FDA-Behörde, der MRS-Extrusionstechnologie von Gneuß einen Letter of Non-Objection zu erteilen. Auch in Europa werden die Bedingungen des EFSA-Challenge-Tests für die Verwendung von 100 % Post-Consumer-rPET für Lebensmittelverpackungen mit der MRS-Extrusionstechnologie erfüllt.

Überzeugende Argumente für viele Kunden

Die genannten Vorteile des MRS-Extruders überzeugten nicht nur den argentinischen Kunden Cotnyl, der als erstes Unternehmen des Landes zertifizierte Verpackungen aus 100 % Recyclingware herstellt, sondern viele weitere Verarbeiter. Zu ihnen gehört auch ein chilenisches Unternehmen, das sich nach den Filtern aus Deutschland jetzt auch für einen Extruder aus Bad Oeynhausen entschied. So konnte der Hersteller den Recyclatanteil in den PET-Tiefziehschalen auf bis zu 100 % steigern. Eine perfekte Retrofit-Lösung.

Viskosimeter komplettiert Retrofit-Lösungen

Ein weiterer südamerikanischer Kunde hat sich neben dem MRS 130 mit einer Leistung von rund 1.000 kg/h für eine komplette Gneuß Processing Unit entschieden, zu der ein RSFgenius 150 sowie ein Online-Viskosimeter gehören. Letzteres ist auch einzeln erhältlich und ideal als Retrofit-Lösung geeignet. Es misst die Temperatur und den Druck des in die genau gefertigte Schlitzkapillare umgeleiteten Teils der Schmelze während der laufenden Produktion.

Basierend auf internen Berechnungen liefert das Online-Viskosimeter konstant die repräsentative Scherrate und die dynamische Viskosität. In Abhängigkeit der ermittelten Werte wird das Vakuum in der Entgasungszone des MRS-Extruders nachgeregelt, um die Schmelzeviskosität innerhalb der vorgegebenen Toleranzen zu halten.

Die Installation dieser Schlüsselkomponenten des Extrusionsprozesses (MRS-Extruder und/oder Schmelzefilter, sowie gegebenenfalls Online-Viskosimeter) ermöglicht, Recyclingware zu verarbeiten und trotzdem eine qualitativ hochwertige PET-Folie herstellen zu können. In Kombination mit dem Beratungsangebot von Gneuß lässt sich für fast jede Anwendung eine optimale Lösung finden.


Gneuß Kunststofftechnik GmbH

Mönichhusen 42
32549 Bad Oeynhausen, Deutschland

Tel.:   +49 (0) 5731 5307-0
Fax:   +49 (0) 5731 5307-77
Email: gneuss@gneuss.com

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