Tipps für ein wirksames recycling von HDPE-Material

HDPE – Polyethylen hoher Dichte – ist ein Material, dass in den verschiedensten Bereichen Anwendung findet.

Aus unserem täglichen Alltag kennen wir alle HDPE als Material, das für die Herstellung von Rohren bzw. Reinigungsmittel- und Shampooflaschen verwendet wird. Nur wenige wissen, dass HDPE in einigen Fällen auch eine Folie sein kann.

All diese verschiedenen Arten von HDPE unterscheiden sich jedoch in ihrem Recyclingprozess.

Und insbesondere je nach Phase des Recyclingprozesses gibt es Maschinen, die das Arbeiten mit HDPE bevorzugen, während andere beim Recycling dieses Materials stark beansprucht werden.

Sehen wir uns zum Beispiel die Reinigung an: Aufgrund des spezifischen Gewichtes sind HDPE-Mahlgute  einfacher zu waschen als HDPE-Folie.

Auch im Falle des Extruders gibt es verschiedene Denkansätze.

Während einige Kunden den Standpunkt vertreten, dass mit HDPE unbedingt ein Doppelschneckenextruder zum Einsatz kommen muss, um die Mischung und die Agglomeration des Materials zu verbessern, halten andere an der Theorie fest, dass die beste Methode in der Verwendung eines Einzelschneckenextruders mit verstärkter Entgasung und Zwangsversorgung liegt.

Und der Schmelzefilter? Besser ein manueller Siebwechsler oder eines Kontinuierlichen bzw. Automatischen Schmelzefilter?

Wie wir alle wissen, stößt der manuelle Siebwechsler beim Recycling im Allgemeinen und vor allem bei Post-Consumer-Material an seine Grenzen.

Bei einem manuellen Siebwechsler bezieht man sich ausschließlich auf den manuellen Wechsel des Siebes, d. h. der stetige Präsenz eines Bedieners beim Extruder, um den Sieb jedes Mal auszutauschen, wenn er durch Verunreinigungen im Kunststoff verstopft wurde.

Da die Post-Consumer-Materialien durch eine Waschanlage laufen, sind die durch einen Sieb zu beseitigenden restlichen Verunreinigungen winzigste, folglich ist ein besonders feines Filtergewebe erforderlich, um eine angemessene Qualität zu erhalten.

Im Falle der Herstellung von HDPE aus recyceltem Material, installieren viele Kunden zunächst manuelle Siebwechsler, da sie davon ausgehen, dass nur ein geringer Prozentsatz an verbliebenen Verunreinigungen vorhanden ist. Ihre Reise in die Recyclingwelt beginnt somit mit einem manuellen Siebwechsler.

Wieso ändern sie jedoch innerhalb von maximal zwei Jahren ihre Meinung und installieren einen Kontinuierlichen Schmelzfilter?

Es ist zwar richtig, dass die Verunreinigung klein sind und es sich lediglich um Rückstände handelt, haben sie allerdings schon einmal auf den Restprozentsatz geachtet?

Oftmals sind Sie nicht in der Lage, diesen zu messen, auch da die auf diese Messung spezialisierten Labors mitunter selten sind. Sie können jedoch über die Betriebsminuten ihres manuellen Siebwechslers eine praxisnahe Einschätzung treffen.

Sollte der Siebwechsel durchschnittlich unter 20 Minuten liegen, lohnt sich für Sie ein Schmelzfilter sowohl aus wirtschaftlicher Hinsicht als auch aufgrund verschiedenster weiterer Gründe. Aus verschiedenen wirtschaftlichen Gründen!

Erstens ist Ihr Arbeiter gezwungen, den größten Teil seiner Arbeitszeit vor dem Filter zu verbringen, anstatt beispielsweise den Extruder mit neuem Material zu beschicken, die Mischung herzustellen, die Entgasung zu kontrollieren, den stündlichen Durchsatz zu prüfen oder eine oberflächliche Reinigung durchzuführen.

Die Notwendigkeit einen ständigen Präsenz eines Arbeiters stellt jedoch in Bezug auf die Qualität des Materials eine Einschränkung dar, da es jederzeit zu Fehlern kommen kann und die Reklamation von nicht konformem Material für alle Recyclingsunternehmen weltweit einen Schaden darstellt. Dies wäre auch für das Image des Unternehmens gegenüber den eigenen Kunden nicht besonders förderlich.

Ein weiterer zu berücksichtigendem Punkt sind die Kosten des Mesh-Siebes.

In diesem Fall ist zu berücksichtigen, dass es in einigen Ländern gang und gäbe ist, diese Siebe durch Verbrennen der Ablagerungen zu säubern und wiederzuverwenden. Es wird davon ausgegangen, dass es sich hierbei um das allgemein genutzte Verfahren handelt. In diesem Zusammenhang müssen allerdings nicht nur die Umwelt und die Schäden, die durch die Verbrennung von Kunststoff im Freien entstehen, berücksichtigt werden, sondern auch die Tatsache, dass die Siebmaschen aus geflochtenen Metalldrähten bestehen.

Dank des Zugeffekts der Metalldrähte und der Blockierung der Drähte außerhalb des der Maschen durch Heftschweißen erfolgt die Filtration.

Durch die Hitze werden die Metalldrähte gelockert, folglich öffnen sie sich etwas. Dies führt gezwungenermaßen zu einer Verschlechterung der Endqualität. Beim Formpressen kann es in diesem Fall zu keinen ersichtlichen Schäden beim Endprodukt kommen. Anders sieht die Sache bei Blasfolien oder bei der Herstellung von Rohren aus, wo die Unterschiede beträchtlich sein können.

Aus diesem Grund sollte die Berechnung der tatsächlich verwendeten Ersatzteile bei Verwendung eines manuellen Siebwechslers real sein und keine mögliche Wiederverwendung des Siebes berücksichtigen. Diese Berechnung würde nicht der Realität entsprechen, wenn man die Erwartungen eines zukünftigen Recyclings in Betracht zieht, das von allen staatlichen und politischen Behörden gefordert wird.

Nun, wenn man im besten Fall davon ausgeht, dass die Kosten für einen Mesh-Sieb bei einem manuellen Siebwechsler ca.1 Euro betragen, muss man Verbrauchsmaterialkosten von 4 Euro/Stunde (bei einem Siebwechsel alle z.B. 15 Minuten im Idealfall) kalkulieren.

Bei einer 24-Stunden-Schicht belaufen sich alleinig die Mesh-Siebkosten auf 96 Euro.

 

Anhand Ihrer Arbeitsschichten können Sie somit berechnen, wie viel Sie nur für die Mesh-Siebe ausgegeben, ohne die Entsorgung, das Kunststoffmaterial, das bei jedem Siebwechsel anfällt, und die Personalkosten für den Arbeiter zu berücksichtigen.

Ferner sind Sie auch beim Ankauf von Material eingeschränkt. Sie müssen das Material je nach ihrem manuellen Siebwechsler so wählen, dass die Filterwechselintervalle nicht unter 20 Minuten sinken. Bei stärker verschmutzten Materialien kann es zu einem Filterwechselintervall von 3 Minuten kommen. Dies hängt vom Kunststoffmaterial ab, das Sie recyceln möchten.

Eine offensichtliche Folge der Schwierigkeiten des Filterwechslers erkennen Sie durch die Minderung der Produktionskapazität des Extruders. Den Siebwechsler könnte man als „Mauer“ ansehen, die das Kunststoffmaterial überwinden muss.

Aus diesem Grund bietet FIMIC 4 verschiedene Schmelzefilter-Baureihe in verschiedenen Größen an. Wichtig zu wissen ist, wie die Filterfläche des Schmelzefilters nicht nur in Bezug auf das zu verarbeitende Material, sondern auch hinsichtlich des gewünschten Filtrationsfeinheit anzupassen ist.

Im Falle des HDPE ist es FIMIC gelungen, sehr hohe stündliche Durchsatzmengen (bis zu 3 Tonnen) bei gleichbleibendem Druck und einer Temperatur, die der des Extruders entspricht, zu erzielen. Warum sind eigentlich all diese Faktoren bei einem Schmelzefilter wichtig?

Nehmen wir als Beispiel die Temperatur. Ist die Filterfläche des Schmelzfilters klein, muss der Bediener die Temperatur des Extruders bzw. des Filters erhöhen, damit das Material flüssiger wird und folglich der Betriebsdruck auf die Filtermaschen verringert wird.

Allerdings führt dies zu einer Verschlechterung des Kunststoffmaterials. Deutlich erkennt man das bei weißem oder transparentem Kunststoff, der am Ende der Anlage eine gelbe Farbe aufweist!

Somit ist es von besonderer Bedeutung, eine große Filterfläche zu haben, um den Betriebsdruck niedrig zu halten und eine angemessene Temperatur in Bezug auf den Schmelzpunkt der Schmelze zu gewährleisten.

 

Sollten Sie einen Doppelschneckenextruder installiert haben, so waren Sie gezwungen (oder werden es sein), auch eine Schmelzepumpe zu installieren, damit der Extruder mit Drücken über 100 bar arbeiten kann.

Lassen Sie uns dieses Konzept besser erklären: da die Doppelschneckenextruder hauptsächlich zur Mischung des Compounds ausgelegt sind, sind sie oftmals nicht in der Lage, Drücke über 100 bar (im Allgemeinen) zu verwalten.

Wenn diese Druckgrenze erreicht wird, führt dies oft zu einem Rücklauf der Schmelze in die Entgasung des Extruders.

Hier ist hervorzuheben, dass sowohl ein manueller Siebwechsler als auch ein Schmelzefilter immer über 100 bar arbeiten! Insbesondere bei HDPE, wo die Härte des Materials dies notwendig macht.

Die Schmelzepumpe muss allerdings gegen Verunreinigungen geschützt werden. Hierzu ist im Allgemeinen die Installation eines Schutzfilter mit einer Filtration von (normalerweise) 400/500 Micron notwendig.

In diesem Fall greifen viele Recyclingunternehmen auf einen manuellen Siebwechsler zurück, der vor der Schmelzepumpe installiert wird. Das Filterwechselintervall liegt bei etwa 30 Minuten. Nach der Pumpe wird jedoch ein Schmelzfilter montiert.

Hingegen bei Einzelschneckenextrudern ist die Installation einer Pumpe nicht notwendig. Aus diesem Grund wird der Schmelzefilter direkt ohne jeglichen Vorfilter installiert.

Zahlreiche Recyclingunternehmen haben sich für die automatischen Lösung von FIMIC entschieden, unabhängig davon, ob sie Einzel- und/oder Doppelschneckenextruder einsetzen. Sie setzen somit Lasersiebe für das Recycling von HDPE ein.

Hierbei handelt es sich nicht um Mesh-Siebe, sondern um mittels Laser gelochte Stahlscheiben, die eine deutlich höhere Filterleistung im Vergleich zu den Mesh-Siebe garantieren. Dies ist auf das runde und nicht rechteckige Loch zurückzuführen.

Aufgrund des Drucks des Materials selbst, das durch den Sieb gedrückt wird, verbreitern sich die rechteckigen Löcher des Mesh-Siebes geringfügig. Dies kann dazu führen, dass einige Verunreinigungen nicht abgefangen werden, mehr als die verwendete Filtration vorsehen würde.

Im Fall eines kreisförmigen und perforierten Lochs wird dieses Problem von vornherein vermieden.

FIMIC erleichtert somit nicht nur die Arbeit des Bedieners und garantiert einen geringeren Stromverbrauch aufgrund des niedrigeren Betriebsdrucks im Vergleich zu einem manuellen Filter, sondern gewährleistet eine bessere Qualität des Endgranulates bei einer Schmelzetemperatur, die das Material nicht verschlechtert, und bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der maximalen Stundenproduktion des Extruders.

Selbstverständlich kann der Schmelzefilter bei allen Arten von Extrudern eingesetzt und mit den verschiedensten Materialtypen verwendet werden, nicht nur mit HDPE.