Innovatives Zusammenspiel: Filtrationscompounders ZSK FilCo und Seitenbeschickung ZS-B MEGAfeed

Die Anforderungen an recycelten Kunststoff sind sehr hoch. Hinsichtlich der Qualität stehen Rezyklate in vielen Bereichen im direkten Wettbewerb zu Neuware. Denn auch recycelter Kunststoff wird immer häufiger in der Automobilindustrie, in Lebensmittelanwendungen und für vielen weiteren Gebrauchsgegenständen des täglichen Lebens eingesetzt. 

Das mechanische Recycling hat sich zwischenzeitlich als eines der Verfahren etabliert, um aus Altkunststoff wieder einen Rohstoff für neue Produkte zu gewinnen. Um mit diesem Verfahren den hohen Anforderungen an die Qualität vollumfänglich gerecht zu werden, muss der Recyclingprozess möglichst schonend für den Kunststoff sein. 

Mit dem Filtrationscompounder ZSK FilCo und der Seitenbeschickung ZS-B MEGAfeed haben wir Lösungen entwickelt, die das mechanische Recycling von Kunststoff in vielen Bereichen optimiert. Im Zusammenspiel sichern die beiden Technologien eine hohe Qualität der Recompounds und einen wirtschaftlichen Recyclingprozess. 

Mechanische Aufbereitung von Rezyklat in zwei Prozessschritten

Kunststoffabfälle enthalten Verunreinigungen. Diese müssen in einem ersten Schritt durch Schmelzefiltration aus dem Kunststoff entfernt werden. Dabei ist der Altkunststoff einer ersten mechanischen und thermischen Belastung ausgesetzt. In der Regel wird der Kunststoff nach der Filtration granuliert. 

Im Anschluss erfolgt die Veredelung mit Zusatzstoffen, um dem Kunststoff die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Dafür wird er erneut aufgeschmolzen und mit Zusatzstoffen, wie Glasfasern, Füllstoffen oder Farbpigmenten, versetzt. Bei diesem Prozessschritt ist der Kunststoff einer zweiten mechanischen und thermischen Beanspruchung ausgesetzt.

Für den bislang häufig üblichen Weg, Kunststoff in diesen zwei getrennten Prozessschritten zu recyceln, sind zwei Aufbereitungsanlagen erforderlich. Die Anlagenkomplexität und der Platzbedarf sind hoch. 

Filtrationscompounder ZSK FilCo: Aufbereitung in einem Prozessschritt 

Coperion hat den Filtrationscompounder ZSK FilCo entwickelt, der das Filtrieren und Compoundieren von Post Consumer Rezyklat (PCR) und anderen stark verschmutzten Polymeren in einem Produktionsschritt ermöglicht.

Der Altkunststoff wird in Form von Mahlgut, Fasergewölle, Folienflakes oder Agglomerat einem ZSK Doppelschneckenextruder zugeführt und dort mit allen Bestandteilen (sämtliche Polymere, PE, PP, PA, PS, PC/ABS, etc.) aufgeschmolzen, homogenisiert und entgast. Die Schmelze wird aus dem ZSK Extruder ausgeleitet und über einen Filter von allen Kontaminationen befreit. Im Anschluss erfolgt die Rückführung in den ZSK Doppelschneckenextruder, wo der Schmelze Verstärkungsstoffe wie Glas-, Holz- und Kohlefasern, Füllstoffe wie Talkum, CaCO₃ oder gemahlenes PEX zugegeben werden. Erst danach erfolgt die Granulierung der Recompounds.

Dieses einstufige Recyclingverfahren mit dem ZSK FilCo zeichnet sich durch seinen sehr schlanken Anlagenaufbau aus. Die Filtration und die Veredelung sind mit nur einer Aufbereitungsmaschine möglich. Der Energieverbrauch für den Extrusionsprozess sinkt um mehr als 50%, die Emissionen werden im Vergleich zum zweistufigen Prozess deutlich reduziert. 

Der Plastifiziervorgang ist für den Kunststoff sehr beanspruchend. Durch die Deformierung und die entsprechende Überführung in die Schmelzephase werden die Molekülketten mechanisch und thermisch beansprucht, was zu deren Abbau führen kann. Mit dem ZSK Filco erfährt der Kunststoff diese Belastung nur einmal und behält daher weitestgehend seine chemische Struktur. Dementsprechend hoch ist die Qualität der mit dem ZSK FilCo produzierten Recompounds. 

ZSK FilCo und ZS-B MEGAfeed im Zusammenspiel: Hohe Wirtschaftlichkeit beim Kunststoff-Recycling

Um die Wirtschaftlichkeit des ZSK FilCo zu maximieren, müssen die Ausgangsstoffe konstant und ohne Einzugslimitierung der Aufbereitungsmaschine zugeführt werden. Dies kann über eine Pelletierung des Kunststoffabfalls bzw. des Mahlguts oder über ein Verdichtungsverfahren erfolgen. Beide Wege sind sehr energieintensiv und erhöhen die Kosten für den Recyclingprozess. 

Mit der Seitenbeschickung ZS-B MEGAfeed kann Kunststoff-Rezyklat mit einer Schüttdichte bereits ab 20 kg/m³, das bislang als einzugsbegrenzt und daher als nicht wirtschaftlich rezyklierbar galt, in großen Mengen zuverlässig in den ZSK FilCo eingebracht und dort mit hohen Durchsätzen rezykliert und compoundiert werden. Somit kann auch bei leichten, sehr voluminösen Fasern und Flakes aus unterschiedlichsten Kunststoffen (z.B. PA, PE, PET, PP) die hohe Leistungsfähigkeit des ZSK FilCo voll ausgeschöpft werden. Es werden sehr hohe Durchsätze erzielt. 

Seitenbeschickung ZS-B MEGAfeed: Durchsatzsteigerung in Zahlen

Mit einem ZSK 58 Mc¹⁸ Doppelschneckenextruder wird die Durchsatzsteigerung und damit das Potential der ZS-B MEGAfeed sehr deutlich. Beim Recycling von PA-Fasern mit einer Schüttdichte von ~40-50 kg/m³ werden mit herkömmlichem Equipment Durchsätze von 70 kg/h erzielt. Werden die PA-Fasern hingegen über die ZS-B MEGAfeed in den ZSK Extruder eingebracht, steigen die Durchsätze um das 14fache auf 1000 kg/h an. Ähnlich verhält es sich beim Recycling von Carbon-Fasern. Dort steigen die Durchsätze mit der ZS-B MEGAfeed von 50 kg/h auf 2500 kg/h. Beim Recycling von PCR-Flakes werden Durchsatzsteigerungen von 50 kg/h auf 700 kg/h erzielt, beim Recycling von Flakes aus Mehrschichtfolien von 80 kg/h auf 1300 kg/h. 

Innovative Technologien als Schlüssel für wirtschaftliches Recycling unterschiedlichster Kunststoffe

Der Filtrationscompounder ZSK FilCo und die Seitenbeschicklung ZS-B MEGAfeed ergänzen sich optimal. Sie steigern sowohl die Produktqualität als auch die Effizenz beim Recycling von Kunststoffen deutlich. 

Bislang beim mechanischen Recycling notwendige Prozesschritte wie das Verdichten und Agglomerieren entfallen mit der Seitenbeschicklung ZS-B MEGAfeed. Flakes und Fasern können mit der innovativen Seitenbeschickung direkt in den ZSK FilCo dosiert und dort in einem Schritt aufgeschmolzen, entgast, gefiltert und compoundiert werden. Dadurch sinken die Investitionskosten und der Energieverbrauch. Der Recyclingprozess wird deutlich effizienter. Darüber hinaus sinkt die mechanische und die thermische Belastung des Produkts. Die Qualität des Rezyklats ist sehr hoch.