Best Practice: Prozessentwicklung für einen für Verpackungsspezialisten zur PCR-Verarbeitung Von PE-LD-Folienflakes zum Regranulat
© DF.FotografieEin Spezialist für Verpackungs- und Abfüllanlagen sowie Prozesstechnologie in der Lebensmittelbranche bat des IKV um Unterstützung bei der Prozessoptimierung für die Verarbeitung von PCR-Folienflakes aus Polyethylen geringer Dichte (PE-LD) zu Regranulaten. Herausforderungen bei der Regranulierung waren schwankende Materialeigenschaften und Zusammensetzungen der Flakefraktionen aus dem Post-Consumer-Abfallstrom, sowie die geringe Schüttdichte der Folienflakes. Die für die Untersuchungen genutzten Anlagenkonfigurationen spiegelten die technischen Gegebenheiten und Möglichkeiten beim Auftraggeber wider.
Identifizierung einer geeigneten Anlagekonfiguration
Das IKV erarbeitete eine Anlagenkonfiguration für die Compoundierung und Regranulierung von PCR-Folienflakes aus Polyethylen geringer Dichte (PE-LD). Kernkomponente war ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder. Alle Komponenten und Parameter waren auf die im Unternehmen vorhandenen Anlagen und technischen Gegebenheiten abgestimmt.
Für die Verarbeitung der Folienflakes wurden folgende Komponenten konfiguriert und spezifiziert:
- Schneckenkonfiguration
- Gehäuseaufbau
- Zugabeort der Komponenten
Das IKV optimierte die Schneckenkonfiguration für einen Doppelschneckenextruder mit elf Temperierzonen, die einzeln beheizt und gekühlt werden können. Die vorgestellte Abfolge und Länge verschiedener dispersiver Mischzonen, Knetelemente und Zahnmischelemente sorgt für die effiziente optimale stoffliche und thermische Homogenisierung der Schmelze
Compoundierversuche
In Compoundierversuchen wurden die folgenden Schritte untersucht und optimiert:
- Vortrocknung: Das IKV identifizierte geeignete Zeit- und Temperaturfenster für die Trocknung mit Heißlufttrocknern.
- Dosierung: Erarbeitung einer Lösung für herausfordernde Einzugsverhalten der Flakematerials:
- Geringe Schüttdichte führt dazu, dass der maximale Durchsatz durch das freie Volumen im Einzugsbereich limitiert ist.
- Durch die Beschaffenheit der Flakes neigt das Material zur Brückenbildung im Einzugsbereich, wodurch es zu einem Abbruch des Prozesses kommen kann.
- Granulierung: Untersuchung der Auswirkung von Einzugsvariationen auf die Granulatqualität
Das IKV erarbeitete Möglichkeiten zur prozesstechnischen Optimierung der Dosierung und bestimmte mit Schneckendrehzahl und Temperaturprofil der Schneckenzonen ein Prozessfenster für die folgende Herstellung von Rezyklatgranulaten aus verschiedenen Folienflaketypen.
Verarbeitung verschiedener Flaketypen
Das IKV verarbeitete fünf verschiedene Folienflakefraktionen, die vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt wurden, zu Regranulaten. Die Fraktionen unterschieden sich vor allem in der farblichen Zusammensetzung und der Art der Vorbehandlung (Heiß-/Kaltwäsche).
Unter einheitlichen Verarbeitungsbedingungen wurden die Auswirkungen des Eingangsmaterials auf die Compoundqualität zu bestimmt und dokumentiert. Das IKV produzierte Technikumsmengen der Granulate und stellte sie dem Auftraggeber zur weiteren Untersuchung und für Verarbeitungsversuche zur Verfügung.
Prozessfensteranalyse zum Verarbeitungsverhalten
In einem Folgeprojekt wird das IKV das Verarbeitungsverhalten der Folienflakes in Abhängigkeit von den gewählten Prozessparametern analysieren. Darüber hinaus wird die Optimierung der Dosierung im IKV Technikum praktisch umgesetzt und weiter untersucht.
Dr.-Ing. Lisa Leuchtenberger-Engel
Leiterin der Abteilung Extrusion und Kautschuktechnologie
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