Die Verarbeitung von 100%-Flocken aus recycelten PET-Flaschen (rPET) zu hochtransparenten, thermoformbaren Folienrollen ist eine der rentabelsten und nachhaltigsten Optionen im Bereich der modernen Kunststoffverpackungen. Allerdings birgt rPET besondere Herausforderungen bei der Verarbeitung – vor allem Feuchtigkeitsempfindlichkeit, Abnahme der intrinsischen Viskosität (IV) und Verunreinigungen.
Um klare, langlebige PET-Platten effizient und ohne übermäßige Energiekosten herzustellen, setzen die Hersteller auf moderne Extrusionstechnologie wie parallele Doppelschneckenextruder und ABA-Dreischicht-Coextrusionsanlagen.
Die größten Herausforderungen bei der Verarbeitung von recycelten PET-Flocken
Bevor wir uns mit den Maschinenkonfigurationen befassen, ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, was bei der Verarbeitung von PET-Flaschenflocken aus dem Endverbraucherbereich geschieht:
- Hydrolyse und intravenöser Flüssigkeitsverlust: PET ist hygroskopisch. Feuchtigkeit bei hohen Schmelztemperaturen führt zu einer Hydrolyse, wodurch die Polymerketten aufbrechen und die intrinsische Viskosität (IV) sinkt, was zu spröden Folien führt.
- Unstimmigkeiten bei den Verunreinigungen: Recycelte Flocken enthalten häufig PVC-Rückstände, Polyolefine (Verschlüsse/Etiketten) oder weisen Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt auf.
- Vergilbung und Trübung: Eine thermische Zersetzung bei längerer Hitzeeinwirkung führt zu optischen Mängeln und Verfärbungen.
Schritt-für-Schritt-Anleitung: Von den Flocken bis zu den fertigen Folienrollen
Schritt 1: Vorbereitung und Dosierung der Flocken
Flaschenflocken aus dem Endverbraucherbereich werden gewaschen, von Metallresten befreit und nach Farben sortiert. Mehrkomponenten-Gravimetrie-Dosiereinheiten gewährleisten eine präzise Dosierung von rPET-Flocken, PET-Neuware oder Masterbatch-Additiven.
Schritt 2: Extrusion und Entgasung (Trocknung vs. Nicht-Trocknung)
Bisher waren für PET 4 bis 6 Stunden energieintensives Vortrocknen und Kristallisieren erforderlich. Moderne Extrusionsanlagen machen diesen Schritt überflüssig.
Parallel-Doppelschnecken-Extrusionsanlage für PET-Platten (Trocknungsfreie Technologie): Ausgestattet mit einer mehrstufigen Hochvakuum-Entgasung (Vakuumsysteme bis unter 5 mbar) entziehen parallele Doppelschneckenextruder kontinuierlich Feuchtigkeit und flüchtige Bestandteile direkt aus der Schmelze. Dadurch wird eine Hydrolyse verhindert, ohne dass separate Vortrocknungsanlagen erforderlich sind, was den Energieverbrauch erheblich senkt.
Schritt 3: Schmelzfiltration und Dosierung mit Zahnradpumpe
Da recycelte Flaschenflocken mikroskopisch kleine Verunreinigungen enthalten, werden Partikel durch großflächige, kontinuierlich arbeitende Siebwechsler (mit Rückspülung oder hydraulischem Kolben) herausgefiltert. Eine hochpräzise Schmelzpumpe sorgt anschließend für einen stabilen, pulsationsfreien Druck in die T-Düse.
Schritt 4: Co-Extrusion und Schichtstrukturierung (ABA-Struktur)
Um die Materialkosten zu optimieren und gleichzeitig hervorragende Oberflächeneigenschaften zu gewährleisten, setzen Verpackungshersteller auf die Koextrusion.
ABA PET-Dreischicht-Coextrusionsanlagen:
- A Schichten (Außenflächen, jeweils ~10–20%): Neuware aus PET oder eine hochwertige Anti-Block-Mischung aus Neuware und Recyclat, um hervorragende Transparenz, Bedruckbarkeit und die Einhaltung der Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln zu gewährleisten.
- B-Schicht (Kernschicht, ~60–80%): 100% recycelte PET-Flocken (rPET) oder interne Skelettabfälle.
Diese Struktur ermöglicht es den Herstellern, den rPET-Anteil im Kern zu maximieren und gleichzeitig knackige, lebensmittelechte und thermoformbare Außenflächen zu gewährleisten.
Schritt 5: Kalandrieren, Kühlen und Aufwickeln
Die geschmolzene Folie verlässt die T-Düse und gelangt in eine 3-Walzen-Kalanderanlage, wo die Dicke präzise geregelt, die Folie gekühlt und die Oberfläche veredelt wird (glänzend oder matt). Die abgekühlte Folie wird kontinuierlich beschnitten, auf Dickengenauigkeit geprüft und zu festen Rollen aufgewickelt.
Vergleich von Maschinenlösungen für die PET-Flockenverarbeitung
| Extrusionsfunktion | Einzelschnecke (herkömmlich) | Parallel-Doppelschnecke | ABA-Dreischicht-Coextrusion |
|---|---|---|---|
| Anteil an rPET-Flocken | 20% – maximal 50% | Bis zu 100% | Bis zu 100% Kernschicht |
| Anforderungen an die Vortrocknung | Obligatorisch (Entfeuchtung) | Nicht erforderlich (Hochvakuum) | Hängt von der Wahl des Extruders ab |
| Energieverbrauch | Höher (Vorheizen erforderlich) | 30-40% unten | Pro Schicht optimiert |
| Homogenität der Schmelze | Mäßig | Hervorragende Scher- und Mischleistung | Ideal für die kosteneffiziente Verarbeitung verschiedener Materialien |
| Wesentlicher Vorteil | Geringere Kapitalkosten | Direkte Flockenverarbeitung | Hochwertige Oberfläche + Kern aus hochqualitativem rPET |
Warum TZ Machinery Equipment bei der PET-Plattenextrusion führend ist
Bei der Auswahl eines Extrusionssystems für recycelte PET-Flaschenflocken stehen Prozessstabilität und Energieeffizienz an erster Stelle. TZ Machinery bietet spezielle technische Konfigurationen an, die eigens für die Verarbeitung von Flocken mit hohem Anteil entwickelt wurden:
- PET-Platten-Extrusionsanlage mit parallelen Doppelschnecken: Ausgestattet mit modularen, gleichsinnig drehenden Doppelschnecken, die eine hervorragende Dispergierung, eine selbstreinigende Schmelzbewegung und eine Entgasung unter hohem Vakuum gewährleisten – für die direkte rPET-Verarbeitung ohne Vortrocknung.
- ABA PET-Dreischicht-Coextrusionsanlagen: Entwickelt für maximale Rentabilität: Fabriken können kostengünstigere Recyclingflocken im Kernbereich verarbeiten und gleichzeitig kristallklare Außenschichten für Lebensmittelbehälter, Blisterverpackungen und thermogeformte Produkte gewährleisten.
Häufig gestellte Fragen
Kann man aus recycelten 100%-Flaschenflocken PET-Platten herstellen?
Ja. Mit einer parallelen Doppelschnecken-Extrusionsanlage für PET-Folien mit Hochvakuum-Entgasung lassen sich PET-Flocken aus Post-Consumer-Recycling (100%) direkt zu thermoförmbaren Folienrollen verarbeiten, ohne dass zuvor eine Kristallisation oder eine Entfeuchtungstrocknung erforderlich ist.
Was ist der Vorteil einer ABA-Struktur bei der Coextrusion von PET-Folien?
Eine dreischichtige ABA-Struktur ermöglicht es Herstellern, recycelte PET-Flocken oder Mahlgut aus Produktionsabfällen in den mittleren Kern (B-Schicht) einzubringen, während die äußeren Schichten (A-Schichten) aus neuem PET oder funktionellen Additiven bestehen. Dies senkt die Rohstoffkosten, ohne dass das Oberflächenbild und die Lebensmittelsicherheit beeinträchtigt werden.
Warum ist eine Vakuumentgasung bei der PET-Flockenextrusion erforderlich?
PET zersetzt sich unter Einwirkung von Wärme und Feuchtigkeit rasch (Hydrolyse). Durch eine mehrstufige Hochvakuum-Entgasung werden Wasserdampf und flüchtige Verunreinigungen während der Doppelschneckenextrusion direkt aus der Polymerschmelze entfernt, wodurch die intrinsische Viskosität (IV) des Materials erhalten bleibt.