Fachartikel vom 09.11.2020

  zurück zur Übersicht  Druckversion anzeigen

Für die in den Fachartikeln dargestellten Inhalte sind ausschließlich die genannten Autoren bzw. Unternehmen verantwortlich.


PET-Faserherstellung: Zero-Waste-Kreislauf dank Retrofit

Schlüsselkomponenten und effiziente Retrofit-Lösungen für die Anlagenmodernisierung bei der PET-Faserextrusion

Andrea Koßmann, Gneuß Kunststofftechnik GmbH

Atmungsaktive Sport- und Outdoorkleidung liegt voll im Trend. In Kombination mit dem Fast-Fashion-Motto und dem „Masse-statt-Klasse-Prinzip“ sorgt dies weltweit für eine verstärkte Nachfrage nach PET-Fasern. Dies wiederum führt dazu, dass immer mehr Produktionsreste vorhanden sind, da diese bei der Faserherstellung automatisch anfallen. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen müssen die Faserreste sinnvoll aufbereitet und wiedereingesetzt werden, was Faserhersteller und -aufbereiter vor teilweise große Herausforderungen stellt. Gleich mehrere Kunden, darunter große Faserhersteller in China und Weißrussland, entschieden sich daher für Schlüsselkomponenten der Gneuß Kunststofftechnik GmbH aus Bad Oeynhausen. Mit diesen konnten sie bestehende Faserlinien mit geringen Investitionskosten so umrüsten, dass die kompletten Faserabfälle zu hochqualitativen Fasern verarbeitet werden können. Und dies selbst bei der Herstellung von verstreckten Garnen wie POY oder FDY, bei der ein Einsatz von Recyclingware bisher nicht möglich war.

Aufnahme während der Installation einer MRS-Extrusionslinie bei Suzhou Shenghong Fiber Co. Ltd, Jiangsu province, P.R.China
Aufnahme während der Installation einer MRS-Extrusionslinie bei Suzhou Shenghong Fiber Co. Ltd, Jiangsu province, P.R.China
In den letzten 20 Jahren hat sich die gesamte Textilproduktion verdoppelt, von 2000 bis 2016 stieg allein der Polyester-Einsatz für Bekleidungszwecke von 8,3 auf 21,3 Millionen Tonnen weltweit. Gleichzeitig wird der Ruf der Öffentlichkeit nach Vermeidung von Kunststoffabfällen lauter und gesetzliche Richtlinien der Europäischen Union sollen dem Kunststoffmüll Einhalt gebieten. So soll bis 2025 in allen EU-Ländern neben der Sammlung von Kunststoff, Glas, Papier und Metall auch ein separates Sammelsystem für Textilien umgesetzt sein, um ein qualitativ hochwertiges Recycling zu ermöglichen. Zudem werden die Produkthersteller durch die Umweltschutzstrategie der Extended Producer Responsibility (EPR) mehr in die Verantwortung gezogen. Sie sollen den gesamten Lebenszyklus ihres Produktes von der Herstellung bis zur Entsorgung sicherstellen, damit Ziele, wie ein ökologisches Design und Ressourceneffizienz schneller erreichbar sind. Neben der Recyclierbarkeit der Produkte ist auch der Einsatz von Recyclingware ein Weg, um diese Ziele umzusetzen. Genau hier liegen jedoch häufig Probleme vor:

Die Forderung des erhöhten Einsatzes von Recyclaten in Textilien setzt eine ausreichende und regelmäßige Verfügbarkeit dieser voraus. Gut erhältlich auf dem Markt ist das Recycling-PET aus Getränkeflaschen, welches aufgrund der sauberen Sammelsysteme in sehr guter Qualität vorliegt. Allerdings hat der verstärkte Einsatz von r-PET, insbesondere für Verpackungsanwendungen und die Textilfaserproduktionen, die Nachfrage in den letzten Jahren stark ansteigen lassen, so dass neben dem angestiegenen Marktpreis nun auch auf andere Recyclate zurückgegriffen werden muss.

Retrofit von Schlüsselkomponenten möglich

Produktionsprozesse, die vorher nur auf die Verarbeitung von Neuware ausgelegt waren und damit unter bekannten Bedingungen gleichbleibend hohe Qualitäten erzielten, werden nun bei höherer Recyclingquote durch Verschmutzungen und stark schwankende Materialqualitäten empfindlich gestört oder unterbrochen. Konstante mechanische Eigenschaften und gleichmäßige Einfärbbarkeit der Fasern oder spezielle Anforderungen, wie sehr feine Fasern oder der Einsatz im direkten Körperkontakt können mit den vorhandenen Produktionsanlagen nicht mehr realisiert werden. Es sind daher Anlagen gefragt, die auf der einen Seite Recyclingware – auch in minderer Qualität – verarbeiten können und andererseits aus dieser ein hochwertiges Endprodukt ohne Verunreinigungen generieren können. Genau hier setzt das deutsche Unternehmen Gneuß mit seinen Maschinenkomponenten für die PET-Verarbeitung an. Zur Verfügung stehen der MRS-Extruder mit seiner hohen Entgasungs- und Dekontaminationsleistung, leistungsstarke und automatisch arbeitende Rotationsfiltersysteme, ein Online-Viskosimeter sowie das Polykondensationsaggregat Jump, das einen gezielten Viskositätsaufbau der PET-Schmelze von bis zu 0,3 dl/g sicherstellen kann. Jede dieser Maschinenkomponenten ist einzeln, aber auch in Kombination erhältlich und kann in eine bestehende Produktionslinie nachgerüstet werden, um diese auf die veränderten Anforderungen umzustellen. So lässt sich mit vergleichsweise niedrigen Investitionskosten ein ideales Ergebnis erzielen.

Hauptkomponente MRS-Extruder

Dem Extruder fällt bei der Verarbeitung von PET-Faserresten eine besondere Aufgabe zu, schließlich muss der Kunststoff nicht nur aufgeschmolzen und homogenisiert, sondern möglichst auch entfeuchtet und von flüchtigen Bestandteilen befreit werden. Während Post-Consumer-Abfälle vor allem Feuchtigkeit und unterschiedlichste feste Schmutzpartikel enthalten können, sind die Produktionsabfälle aus der Faserherstellung in der Regel mit Spinnölen versetzt, die zwar für die Verarbeitung wichtig sind, das Recycling jedoch erschweren. Egal welche Form der thermischen Reinigung der Reststoffe erforderlich ist, der Multi-Rotation-System-Extruder der Gneuß Kunststofftechnik übernimmt diese Aufgabe.

Verantwortlich dafür ist sein besonderer verfahrenstechnischer Aufbau auf Basis eines Einschneckenextruder. Dank der enorm großen Schmelzeoberfläche, die im mehrwelligen Mittelteil des Extruders entsteht, lässt sich eine hohe Entgasungs- und Dekontaminationsleistung erzielen und Spinnöle effektiv entfernen. Eine thermische Vorbehandlung der Reste ist dabei nicht erforderlich. Ein guter Grund für den weißrussischen Verarbeiter Mogilevkhimvolokno aus Mogilev, der zu den größten osteuropäischen Herstellern von Stapelfasern gehört, einen MRS 90 in seine bestehende Linie nachzurüsten. Bei einer Leistung von rund 350 kg/h werden in diesem alle in der Produktion anfallenden und agglomerierten Faserreste ohne weitere Vorbereitung verarbeitet, dekontaminiert und anschließend in einem Polykondensationsreaktor wieder zu PET mit einem definierten IV-Wert aufpolymerisiert. Ähnlich sieht es bei dem großen chinesischen Faserproduzenten Suzhou Shenghong Fiber Co. Ltd aus, der einen MRS 130 mit einer Leistung von bis zu 800 kg/h betreibt. Auch hier werden die Faserabfälle zunächst zerkleinert, im MRS aufgeschmolzen und thermisch gereinigt, bevor sie im Polykondensationsreaktor wieder auf den gewünschten IV-Wert gebracht und danach zu POY und FDY-Garnen verarbeitet werden. Erstmalig können so auch verstreckte Fasern mit hohen Recyclinganteilen erstellt werden.

MRS-Extruder sind weltweit für die Verarbeitung von PET-Reststoffen im Einsatz. So auch bei der südamerikanischen Textil Valerio, die einen MRS 90 mit einer Leistung von 450 kg/h betreibt, um aus sehr schmutzigen Bottle Flakes, Stapelfasern herzustellen.

Mechanische Reinigung unerlässlich

Siebscheibe und Filterelemente des vollautomatischen Rotary-Filtriersystem RSFgenius
Siebscheibe und Filterelemente des vollautomatischen Rotary-Filtriersystem RSFgenius
Gerade bei Verwendung von stark verschmutzten Bottle-Flakes, wie bei dem südamerikanischen Gneuß-Kunden, ist die mechanischen Schmelzereinigung unerlässlich. Valerio entschied sich für einen RSFgenius 90. Wie alle Schmelzefilter aus Bad Oeynhausen arbeitet der RSFgenius mit einer rotierenden Siebscheibe.

Besonders in Recyclinganwendungen sind geringe Materialverluste und seltene Filterelementwechsel wichtig, um eine hohe Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses zu gewährleisten. Daher arbeitet der RSFgenius nicht nur druck- und prozesskonstant, sondern führt die Reinigung der Filterelemente durch ein integriertes Rückschusskolbensystem auch vollautomatisch durch. Für dieses wird ein kleiner Anteil filtrierter Schmelze per Hochdruckimpuls regelmäßig über einen schmalen Spalt durch das verschmutzte Sieb geschossen. Die hierfür benötigte Menge ist frei einstellbar und entspricht in der Praxis etwa 0,01 % bis 1 % (bei sehr hoher Verschmutzung) des Durchsatzes. So können die Filterelemente je nach Filterfeinheit bis zu 400 Mal wiederverwendet werden, was eine vollautomatische Filtration ohne jeglichen Personaleinsatz von mehreren Wochen in einigen Anwendungen bedeutet.

Von der Maschinenkomponente Filter, die auch als Einzelaggregat verfügbar ist und in jede bestehende Linie integriert werden kann, sind auch die beiden großen Faserhersteller in Weißrussland und China überzeugt. Sie setzen gemäß ihrer Durchsatzleistung einen RSFgenius 90 bzw. einen RSFgenius 175 ein und sorgen somit für eine saubere Schmelze. Dies ist gerade für die Faserherstellung essenziell, da Fremdpartikel die Spinndüse verstopfen und zu einem Faserabriss führen könnten, was wiederum die Produktionseffizienz stark einschränken würde.

Weitere Schlüsselkomponenten verfügbar

Polyreaktor JUMP für die flexible IV-Erhöhung und -Anpassung
Polyreaktor JUMP für die flexible IV-Erhöhung und -Anpassung
Mit seinem enormen Know-how in der PET-Verarbeitung berät Gneuß seine Kunden nicht nur - was gerade bei Retrofit-Lösungen sehr wichtig ist - der Maschinenbauer arbeitet auch immer an der Weiterentwicklung seiner Maschinenkomponenten. Neben dem Online-Viskosimeter, das die Erfassung und Kontrolle der Schmelzeviskosität während der laufenden Produktion übernimmt und über eine Steuerung bei schwankenden Viskositäten den Gesamtprozess nachsteuert, gehört der Polykondensationsreaktor Jump zu den jüngsten Neuentwicklungen. Dieser wird direkt an die Extrusionseinheit angeflanscht und sorgt mit seiner ausgefeilten verfahrenstechnischen Konzeption für einen gezielten Viskositätsaufbau der PET-Schmelze. Damit stellt der Jump eine kompakte, wirtschaftliche und schnelle Variante zu herkömmlichen SSP-Anlagen dar und ermöglicht die direkte Rückführung der Reststoffe in den Produktionsprozess. Auch dieser lässt sich jederzeit an einer bestehenden Linie nachrüsten.


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

Internet: www.gneuss.de


  zurück zur Übersicht  zurück zum Seitenanfang