Neuer Kunststoff-Recycling-Prozess von ENGEL

Herkömmliches Recyclingverfahren

Wie auch beim neuen Kunststoff-Recycling-Prozess werden Kunststoffe aus Post-Consumer- und Post-Industrial-Sammlungen verwendet. Diese werden sortiert, gereinigt, gemahlen, compoundiert, granuliert und als Regranulat in die Spritzgießverarbeitung gegeben.

Besonders der Schritt des Granulierens verbraucht viel Energie und ist mit einem hohen logistischen Aufwand verbunden. Nach Berechnungen von ENGEL sinkt der Energiebedarf um 30%, wenn man diesen Schritt überspringen kann.

Neuer Kunststoff-Recycling-Prozess in zwei Stufen

Im Zwei-Stufen-Prozess von ENGEL ist genau dieser Arbeitsschritt des Granulierens nicht mehr notwendig. Als Rohmaterial werden direkt Kunststoff-Flakes eingesetzt.

1. Stufe: Das Rohmaterial kommt in eine klassische Plastifizierschnecke. Dort wird es aufgeschmolzen.

2. Stufe: Die entstandene Schmelze wird in die Einspritzschnecke übergeben, um sie in der zweiten Prozessstufe in die Kavität einzuspritzen. Bei dieser Übergabe von der Plastifizier- zur Einspritzschnecke können Verunreinigungen entfernt werden. Dazu werden ein Schmelzefilter und eine Entgasungseinheit integriert. So können auch verunreinigte Kunststoffabfälle verwendet und zu hochwertigen Produkten verarbeitet werden.
 

Diese Innovation bringt gleich mehrere Vorteile:

• Der Kunststoff-Recycling-Prozess wird verkürzt.
• Kosten werden reduziert.
• Es ist nachhaltig.
• Es bedeutet einen weiteren Schritt hin zum Aufbau einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe.

Das Besondere ist die von ENGEL entwickelte Entgasungseinheit. Sie bildet den Übergang von der Plastifizier- zur Einspritzschnecke und besteht aus einem Übergabekopf, durch den die Schmelze gepresst wird. Dabei wird die Oberfläche des aufgeschmolzenen Materials vergrößert und auf diese Weise die Einspritzschnecke nur teilgefüllt.

Flüchtige Bestandteile können so die Schmelze leicht verlassen. Zusätzlich kann mit Unterdruck gearbeitet werden, der von einer Vakuumpumpe erzeugt wird. Das kann erforderlich sein, wenn es die Anwendung oder der Grad an Verunreinigung erfordert.

Das Entgasen ist ein essenzieller Schritt, um eine durchgehend hohe Qualität sicherzustellen. Denn bestimmte Verunreinigungen können im Schmelzefilter nicht aufgefangen werden. Hierzu zählen:

• Restfeuchtigkeit und
• niedermolekulare Verbindungen aus dem Materialabbau oder Druckfarbenrückständen.

Sie können Poren im Inneren und Defekte an der Oberfläche des Bauteils verursachen. All dies mindert die mechanische Belastbarkeit des Bauteils und muss in jedem Kunststoff-Recycling-Verfahren berücksichtigt werden.

Für die Verarbeitung sehr großer Schussgewichte bis 160 kg kann der neue Kunststoff-Recycling-Prozess von ENGEL angepasst werden. Dabei wird die Plastifizierschnecke statt mit einer Einspritzschnecke mit einem Kolbenaggregat kombiniert.

Der Zwei-Stufen-Prozess erweist sich hier ebenso als vorteilhaft im Vergleich zu einem herkömmlichen Plastifizier- und Einspritzprozess:

• Das Design der Anlage kann kompakter ausfallen.
• Niedrigere Stückkosten können erzielt werden.

Ein typischer Nachteil von Kolbenspritzaggregaten stellt der Materialwechsel dar. Daher hat ENGEL ein neues Kolbendesign entwickelt und die Kolbenspitze rheologisch optimiert. So unterstützt sie die gleichmäßige Umspülung des Kolbens und macht einen raschen Wechsel von Material und Farbe möglich.

Der angepasste Kunststoff-Recycling-Prozess kann ab einem Schussgewicht von 20 kg eingesetzt werden. Schon ab diesem Gewicht steigt die Verarbeitungseffizienz durch das Aufteilen des Plastifizier- und Einspritzprozesses deutlich. Anwendungen sind beispielsweise Container, Paletten oder große Fittings.

Um das Potenzial des Zwei-Stufen-Prozesses aufzuzeigen, wurde die neue Entgasungseinheit in umfangreichen Versuchen getestet.

Testreihe

Die Versuchsreihen fanden im Technikum von ENGEL in St. Valentin in Österreich statt. Ausgewertet wurden die Ergebnisse am Competence Center CHASE in Linz in Österreich. Im Rahmen der Tests wurden drei verschiedene Materialien verwendet:

1. Gezielt verunreinigte PP-Neuware

2. PP-Agglomerat aus Post-Consumer-Folien

3. Mahlgut aus HDPE-Getränkeverschlüssen

Ergebnis der Tests

Die Qualität war bei allen drei Materialien von durchgehend hoher Qualität. Die erzielten Eigenschaften der Produkte stehen dem herkömmlichen Kunststoff-Recycling-Prozess somit in nichts nach. Mit dem Zwei-Stufen-Verfahren wurde zudem eine bessere Entgasung des Rohmaterials erreicht.

Außerdem haben die Versuche weitere Erkenntnisse geliefert:

• Die produzierten Musterteile ohne Entgasung wiesen bei allen drei Materialien sehr große Poren auf. Durch die Entgasung der Schmelze wurde die Bauteilqualität deutlich verbessert.
• Die Entgasungsleistung wird besser, wenn die Oberfläche der Schmelze vergrößert wird. Die Größe der Oberfläche lässt sich dabei durch den Grad der Teilfüllung der Einspritzschnecke steuern.
• Die Drehzahl der Einspritzschnecke hat kaum Einfluss auf die Entgasungsleistung. Auch stark verunreinigtes Rohmaterial kann mit hohen Drehzahlen verarbeitet werden. Dadurch sind kurze Dosierzeiten problemlos möglich.
• Mahlgut und Agglomerat aus sortenreinen Post-Consumer-Sammlungen können prozessstabil verarbeitet werden. Die Form der Rohmaterialflakes ist für die Produktqualität unerheblich, einzig die Rieselfähigkeit muss gegeben sein.

Für uns bei ENGEL ist Kunststoff eine wertvolle Ressource, die in eine Kreislaufwirtschaft gebracht werden muss. Daher forschen und entwickeln wir laufend an neuen Technologien, um recycelte Kunststoffe verstärkt einsetzen zu können. Der neue Kunststoff-Recycling-Prozess leistet hierzu einen Beitrag.

Deshalb lautet die Antwort auf die Frage klar „Ja“:

• Wirtschaftlichkeit: Kosten werden erwiesenermaßen eingespart.
• Umweltschutz: Das Verfahren ist nachhaltiger als das herkömmliche.
• Qualität: Die hohe Qualität der Endprodukte bleibt konstant bestehen.