1Kunststoffe 4/2013 www.kunststoffe.de

REC YC L ING

THOMAS HOFSTÄTTER

Kunststoff wird als wertvoller Sekun-därrohstoff mehr und mehr zumwachsenden Wirtschaftsfaktor. Die

Gründe sind naheliegend. Während dieKunststoffproduktion im letzten Jahr-zehnt um ca. 8 % pro Jahr gestiegen ist,schwinden im Gegensatz dazu die Res-sourcen der Primärrohstoffe immer dras-tischer. Fazit ist, dass die Rohmaterial-preise immer weiter steigen. Hochwer-tiges Sekundärrohmaterial gewinnt so-mit mehr und mehr an Bedeutung.Allerdings ist man im Gegen-satz zu Neuware bei Kunststof-fabfällen aus der Produktion bishin zu Post-Consumer-Abfällen ausSammelsystemen in zunehmendem Maßmit Qualitätsschwankungen konfron-tiert. Einflussfaktoren sind hier Misch-fraktionen von unterschiedlicher Zusam-mensetzung, Feuchtigkeit, Viskosität,Verschmutzungsart und -grad, aber auchgerade im Verpackungsbereich von un-terschiedlich bedruckten und laminier-ten Materialien.

In der Praxis ist dies oft der limitieren-de Faktor bei der Anwendung von Rezyk-laten, da mit schwankenden Eigenschaf-ten sowohl die Anwendungsmöglichkei-ten als auch der Rezyklatanteil in poten-ziellen Endprodukten sinken. DerRecyclinganlagenhersteller Erema GmbH,Ansfelden/Österreich, zeigt mit der neu-en Produktreihe Corema wie bewährteRecyclingtechnologie in Kombinationmit Compoundingtechnologie die Pro-duktion von besser spezifizierten Rezyk-laten ermöglicht (Bild 1).Durch gezielte Ei-genschaftsverbesserung können die auf-bereiteten Materialien wieder anspruchs-volle Anforderungen erfüllen.

Das Funktionsprinzip

Mit Corema werden erstmals die Vorteilevon Recycling und Compounding in ei-nem Prozessschritt kombiniert. Dabeikönnen Qualitätsschwankungen der Ein-gangsmaterialien durch den Einsatz vonbewährter Recyclingtechnologie und demMischen mit Füll- und/oder Verstärkungs-stoffen ausgeglichen und ein an die End-anwendung angepasstes Eigenschaftspro-fil realisiert werden. Die Compounding-technologie stammt dabei von der Cope-rion GmbH, Stuttgart, einem weltweitführenden Unternehmen in diesem Seg-ment.

Im ersten Schritt wird günstigesRecycling-Rohmaterial (z. B. PP-Vlies,PE-Randstreifen, PA-Fasern etc.) mitder bewährten, robusten Erema-Tech-nologie zu filtrierter Schmelze aufberei-tet. Dabei arbeitet die Recyclinganlagemit dem patentierten Schneidverdich-ter und einem tangential angekoppelten

Einschnecken-Extrusionssystem. DieBeschickung erfolgt automatisch: losesMaterial wird über ein Aufgabeförder-band, Folie auf Rollen direkt über einenRolleneinzug zugeführt. Der Schneid-verdichter zerkleinert und homogeni-siert das Aufgabematerial mit rotieren-den Schneidwerkzeugen. Gleichzeitigwird das Aufgabegut ausschließlichdurch die entstehende Aufbereitungs-wärme getrocknet und für den Einzugin den Extruder verdichtet. Das vorge-wärmte Material gelangt in den direkttangential angeschlossenen Ein-schnecken-Extruder und wird plastifi-ziert, homogenisiert und im vollauto-matischen, selbstreinigenden Filter ger-einigt. Für den zweiten Schritt wirddann die aufbereitete und gereinigteSchmelze mittels Schmelzepumpe di-rekt einem gleichlaufenden, selbstreini-genden Doppelschnecken-Extruder vonCoperion zudosiert. Dieser flexible An-lagenteil ist so modular aufgebaut, dass

Upcycling. Beim Recycling von Produktionsabfällen bis hin zu Post-Consumer-Ab-

fällen aus Sammelsystemen ist die Verarbeitung immer mit Qualitätsschwankungen

des Eingangsmaterials konfrontiert. Die Kombination von bewährter Recycling-

und Compoundingtechnologie ermöglicht nun die Aufbereitung zu besser spezifi-

ziertem Rezyklat für vielseitige und anspruchsvolle Anwendungen.

ARTIKEL ALS PDF unter www.kunststoffe.deDokumenten-Nummer KU111304

Bild 1. Recycling und Compounding in einem Schritt (Bilder: Erema)

Rezyklat veredeln

Sonderdruck aus

Kunststoffe 4/2013

2 © Carl Hanser Verlag, München Kunststoffe 4/2013

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er mit seinen exzellenten Misch- undEntgasungseigenschaften an jede indi-viduelle Aufgabenstellung anpassbar ist.Neben der Dosierung von verschieden-sten Additiven können sowohl Füll- undVerstärkungsstoffe in hohen Mengenzugemischt werden (z. B. 75% CaCO3,70 % Talkum oder 50 % Glasfasern) alsauch Neuware bei der Produktion vonPolymer-Blends. In der Entgasungszo-ne wird die compoundierte Schmelzeentgast und dem jeweiligen Werkzeugzugeführt (Bild 2).

Besonders die kurzen, definierten Ver-weilzeiten und die direkte Dosierung derSchmelze in den Doppelschnecken-Ex-truder vermindern die thermische Belas-tung für das Material enorm. Zudem sin-ken die Betriebskosten und das modula-

re Anlagenkonzept ermöglicht die opti-male Abstimmung auf die jeweilige An-wendung.

Resümierend zeichnet sich das Core-ma System vor allem durch die Flexibi-lität hinsichtlich möglicher Einsatzmate-rialien und Anlagen-Konfigurationen ausund ist sowohl für kleinere Mengen von300 kg/h als auch für Großmengen vonbis zu 4 t/h erhältlich.

Hochgefüllte PP/Talkum-Rezyklate

Mit einer Menge von ca. 300 000 t/agehört Talkum neben Kalziumkarbonat(CaCO3) in Europa zu den wichtigstenmineralischen Füllstoffen, hauptsächlichfür Polypropylen (PP). Es verbessert die

Steifigkeit, Härte und Wärmeformbe-ständigkeit und ist zudem säurebestän-dig, also chemisch praktisch inert. In Eu-ropa werden pro Jahr 600 000 t PP/Tal-kum-Compounds mit einem Anteil von20 % Talkum eingesetzt, was einer Tal-kummenge von ca. 120 000 t entspricht.Der Einsatz erfolgt hauptsächlich in denBereichen Haushaltsgeräte, Automobil-,Bau- und Elektroindustrie (Bild 3). Vondieser Jahresmenge produzieren Com-poundeure bereits ca. 60 000 t auf Basisvon Recyclingmaterial. Die Automobilin-dustrie verarbeitet dabei mit einem An-teil von über 50 % die größte Menge die-ser PP/Talkum-Rezyklate. Laut Prognosesoll der jährliche Gesamtwert um weite-re 47 000 t steigen.

Ein konkretes Anwendungsbeispielsind Produktionsabfälle von Vliesstoffenfür die Bauindustrie, die mit Corema zuhochgefüllten Rezyklaten mit bis zu 70 %Talkum verarbeitet werden. Die physika-lischen Eigenschaftsprofile verschiedenerPP/Talkum-Regranulate auf Basis vonVliesstoffabfällen (mit einem Talkum-Gehalt von bis zu 40 %) sind in Tabelle 1dargestellt.

Zur qualitativen Beurteilung der Dis-pergierung wurden die hochgefüllten Re-granulate auf einer Laborflachfolienanla-ge (Hersteller: OCS GmbH, Witten) zueiner Musterfolie verarbeitet. Bild 4 doku-mentiert die Dispergierwirkung für einFolienmuster, das aus Regranulat mit ei-nem Talkumanteil von 70 % und PP-Ho-mopolymer hergestellt wurde.

Die gefüllten Rezyklate können also di-rekt für die Produktion von Endanwen-dungen eingesetzt werden oder auch alshochgefülltes Regranulat in die Produk-tion von PP/Talkum-Compounds ein-fließen. Der Vorteil bei der Verwendungals hochgefüllte Variante ist, dass Qua-litätsschwankungen des rezyklierten Ein-gangsmaterials durch das Mischen mit ei-ner großen Menge Talkum kompensiertwerden können (im genannten Beispielfungiert das PP-Vlies sozusagen als Trä-

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Bild 2. Schematische Darstellung einer Corema-Anlage: Automatische Beschickung (1), Schneidverdichter (2), tan-gential angeschlossener Einschnecken-Extruder (3), selbstreinigende Filter (4), Schmelzepumpe (5), gleichlaufen-der, selbstreinigender Doppelschnecken-Extruder (6), Dosierung verschiedener Additive sowie Füll- und Verstär-kungsstoffe (7), Entgasungszone (8), Werkzeug (9)

© Kunststoffe

Bauvlies Produktionsabfall

natur Omya Talco SD 20 Lithos Talk LP 10

Eigenschaft Prüfnorm Anmerkung Einheit 100 % 20 % 30 % 40 % 20 %

MFR ISO 1133 (230 °C/2,16 kg) [g/10 min] 35 31 25 21 51

Zugmodul Et ISO 527-2 (1 mm/min) [Mpa] 1400 2300 2900 3600 2700

Zugfestigkeit σM ISO 527-2 (5 mm/min) [Mpa] 34 27 26 26 30

Bruchdehnung ε ISO 527-2 (5 mm/min) [%] >100 55 31 2 5

Charpy acu ISO 179/1eU (+23 °C) [kJ/m2] 95 35 26 19 24

Tabelle 1. Eigenschaften gefüllter PP/Talkum-Rezyklate aus Produktionsabfällen von PP-Vliesstoffen mit unterschiedlichen Talkumtypen

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germaterial). Daraus resultiert, dass sichder Einsatz von Recyclingmaterialien at-traktiver gestaltet, da dem Endprodukthöhere Regranulatanteile beigemengtwerden und somit auch Compoundeurenachhaltiger wirtschaften können.

Gewaschene Silagefolie und CaCO3

Mit einem laut britischem Marktfor-schungsinstitut Applied Market Infor-mation (AMI) europaweiten Kunststoff-verbrauch von rund 545 000 t im Jahr

2011 (EU 27 plus Norwegen und dieSchweiz) stellen Agrarfolien einen sub-stanziellen Anteil an Recyclingrohstoffendar. Allerdings sorgt der meist sehr hohe

Verschmutzungsgrad durch minerali-sches und organisches Material (Bild 5links) dieser weichen und meistens nurrund 25 bis 100 µm dünnen Folien füreine schwierige und aufwendige Verar-beitung. Da sie aber aus hochwertigenKunststoffen wie PE-LD (Low-Density-Polyethylen) und PE-LLD (Linear Low-Density-Polyethylen) bestehen, sind sieals Rezyklate sehr gefragt und können inhoher Qualität gute Preise erzielen.

Dieses Recycling-Rohmaterial eignetsich z.B. hervorragend als Trägerpolymerfür die Produktion von hochgefülltenKalziumkarbonat (CaCO3)-Regranula-ten. Mit der Corema Technologie könnenhier Füllgrade bis zu 75 % CaCO3 erreicht

werden. Als Eingangsmaterialien dienengewaschene PE-LLD-Folienstücke mit ei-nem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 8 %.Durch die zweistufige Ausführung des

Corema Systems erfolgt im ersten Teil derAnlage, der Schneidverdichter-Extruder-Kombination, die Aufbereitung der ge-waschenen Agrarfolienstücke zu einerentgasten, filtrierten Schmelze. Eine Luft-spülung sorgt unterstützend dafür, dassein Großteil der verbliebenen Feuchtig-keit aus dem vorgewärmten Material ver-dampft. Die aufbereitete Schmelze wirdüber die Schmelzeleitung direkt demzweiten Teil der Anlage, dem gleichlau-fenden Doppelschneckenextruder, zuge-führt und dort mit bis zu 75 % CaCO3

vermischt. Das Ergebnis ist ein hochge-fülltes PE-LLD-Regranulat mit engerenQualitätsbandbreiten und einer hervor-ragenden Verteilung des Füllstoffes durchdie Dispergierwirkung des Doppel-schneckenextruders. Die Qualität derDispergierung ist auf Bild 6 anhand eineraus hochgefülltem Regranulat hergestell-ten Folienprobe dargestellt.

Airbags und Glasfasern

Eine weitere Anwendung für die Corema-Anlage sind glasfaserverstärkte PA6.6-Rezyklate. Die Eingangsstoffe können so-wohl Faserproduktionsabfälle als auch(silikonbeschichtete) Gewebeabfälle sein,die z.B. bei der Produktion von Airbagsanfallen (siehe Wertetabelle PA6.6 Tabel-le 2). Die Herausforderung für die Recyc-lingtechnologie bei der Aufbereitung vonFaserabfällen ist die hohe spezifische

Bild 4. Flachfolienmuster (Breite: 60 mm),hergestellt auf einem OCS MessextruderME25/25D-V3; Material: 23 % hochgefülltes PP-Vlies/Talkum Rezyklat (Talkumgehalt 70 %Omya Talco SD 20) + 77 % PP-Homopolymer

Bild 5. Waschschnitzel aus stark verunreinigter Agrarfolie (links), aufbereitet mit Corema 1108 T(Filtersystem Erema SW 4/134 RTF, 300 µm) zu Regranulat mit 75 % CaCO3-Anteil

Haushalts-geräte 34 %

Andere 10 %

Elektroindustrie12%

Automobil-industrie28 %

Bauindustrie16 %

Bild 3. Einsatz vonPP/Talkum in den Be-reichen Haushalts-geräte, Automobil-,Bau- und Elektroin-dustrie

© Kunststoffe

PA6.6 Faser und Airbag-Randstreifen Produktionsabfall

natur Glasfaser

Eigenschaft Prüfnorm Anmerkung Einheit 100 % 15 % 30 %

MFR ISO 1133 (230 °C/2,16 kg) [g/10 min] o.A. o.A. o.A.

Zugmodul Et ISO 527-2 (1 mm/min) [Mpa] 3200 5400 9500

Zugfestigkeit σM ISO 527-2 (5 mm/min) [Mpa] 83 120 165

Bruchdehnung ε ISO 527-2 (5 mm/min) [%] 14 3 2,5

Charpy acu ISO 179/1eU (+23 °C) [kJ/m2] 95 39 40

Tabelle 2. Eigenschaften glasfaserverstärkter PA6.6-Rezyklate aus Airbag-Produktionsabfall mit unterschiedlichen Glasfaseranteilen

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Oberfläche dieses Eingangsstoffs. Diesebringt eine erhebliche Anfälligkeit fürVerschmutzungen und Feuchtigkeitsauf-nahme mit sich, wodurch eine effektiveTrocknung und Schmelzefiltration essen-ziell wird. Hier bietet Corema mit der zweistufigen Kombination aus Schneid-verdichter und tangential angekoppeltemEinschnecken-Extruder mit effizienterSchmelzefiltration die ideale Vorrausset-zung. Im ersten Teil der Anlage wird diegereinigte und getrocknete Schmelze op-timal aufbereitet und dann in den zwei-ten Teil – in den Doppelschnecken-Extru-der – dosiert. Dort kann sie mit bis zu50 % Glasfasern versetzt werden. Tabelle 2

zeigt das Eigenschaftsprofil von glasfaser-verstärkten PA6.6-Rezyklaten. Die Pro-duktion erfolgte auf einer Corema 1108 Taus Faser- und Gewebeabfällen aus derAirbag-Produktion (Bild 7).Die produzier-ten Regranulate mit einem Glasfaseran-teil von 30 % eignen sich z.B. hervorra-gend für die Produktion von technischenSpritzgussartikeln.

Gummimehl als nachhaltigesFüllstoffadditiv

Folgendes Beispiel verdeutlicht das Po-tenzial von Recyclingmaterial: Zur Ver-besserung der Elastizität und vonDämpfungseigenschaften sowie zurSenkung von Kosten bietet sich Gum-mimehl als nachhaltiges Füllstoffaddi-tiv an. Jährlich fallen allein in Österreichüber 50 000 t Altreifen an. Neben derthermischen Entsorgung und dem der-zeit noch nicht wirtschaftlichen roh-stofflichen Rezyklieren, wie Depolyme-risation oder Devulkanisation, kannAltgummi in diversen Mahlverfahren zuGummigranulat oder Gummimehl ver-mahlen werden. Dieses Altreifengranu-lat wird dann als Füllstoff in thermopla-stischen Mischungen verwendet und sowieder werkstofflich verwertet.

Bild 6. Lichtmikros-kopaufnahme einesBlasfolienmusters,

hergestellt auf einemOCS Messextruder

ME25/25D-V3; Materi-al: 23 % hochgefüll-tes PE-LLD-Agrarfo-lien/CaCO3-Rezyklat

(Kalziumcarbonat-gehalt 75 % Zetafil

CST2) + 77 % PE-LLD-Neuware

Bild 7. PA6.6-Gewebe/Produktionsabfall ausder Airbag-Produktion

Bild 8. PA6.6-Rezyklat mit 30 % Glasfaser undMasterbatch black aus PA6.6-Fasern und Air-bag-Produktionsabfällen

Asamer Plastics in Österreich produ-ziert diese Gummirezyklate unter denHandelsnamen AsaBatch und AsaComp.Bei den spezifischen Regranulaten vonAsamer Plastics kommen sowohl mine-ralische Rohstoffe, als auch rezyklierteGummimehle aus der Unternehmens-gruppe zum Einsatz.

Ein ebenfalls interessantes Anwen-dungsbeispiel der Corema-Technologiesind stark bedruckte PP-BO (biaxial ver-strecktes Polypropylen)-Produktionsab-fälle in Kombination mit 50 % AsaBatch,einem hochkonzentrierten Gummi-mehlmaterial. Das mit Corema produ-zierte Regranulat zeichnet sich durchhervorragende Dämpfungseigenschaftenaus und ist für Außenanwendungen imAutomobil-, Sport-, Freizeit- und Haus-haltsbereich und für Bauanwendungengeeignet. Diese und ähnliche hochgefüll-te Regranulate werden unter dem Han-delsnamen AsaComp vertrieben. Ein Ei-genschaftsbeispiel dazu ist in Tabelle 3 dar-gestellt.

Fazit

Durch die Verbindung der Vorteile vonRecycling- und Compoundingtechno-logie in einem Prozessschritt, inklusiveder besonders energiesparenden undumweltfreundlichen ecoSave-Ausfüh-rung, können Wirtschaftlichkeit, ver-antwortungsvoller Umgang mit Res-sourcen, Nachhaltigkeit und eine höhe-re Wertschöpfung erzielt werden. DasFazit dieser positiven Bilanz spiegelt dieBotschaft des AnlagenbauunternehmensErema wider: „Closing the loop“ ist rea-lisiert. �

DER AUTOR

DI (FH) THOMAS HOFSTÄTTER, geb. 1977, ist beiErema für die verfahrenstechnische Entwicklung vonCorema verantwortlich.

SUMMARY

REFINING RECYCLATEUPCYCLING. When recycling plastics ranging from pro-duction to post-consumer waste from collection sys-tems, the process always has to cope with quality fluc-tuations in terms of the feed material. The combinationof proven recycling and compounding technology nowenables the production of better specified recyclate forvaried and demanding applications.

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Eigenschaften Norm Einheiten Werte

Dichte ISO 1183 kg/m3 1116

MFR (190/2,16) ISO 1133 g/10 min 1,4

Zug-E-Modul ISO 527 MPa 580

Zugfestigkeit ISO 527 MPa 14

Schlagzähigkeitbei RT

ISO179/1eU kJ/m2 72

Schlagzähigkeitbei -20°C

ISO179/1eU kJ/m2 61

Tabelle 3. Eigenschaften des Rezyklat-Compounds AsaComp R10230C-60D

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© Carl Hanser Verlag, München 2013. Alle Rechte, auch die des Nachdrucks, der photomechanischen Wiedergabe dieses Sonderdrucks und der Übersetzung behält sich der Verlag vor.