Zur unterbrechungsfreien Schmelzefiltration setzt der Folienhersteller auf Siebwechsler mit Rückspülfunktion von Nordson und ermöglicht so die Verarbeitung von hohen Regranulatanteilen. Beide Unternehmen entwickeln die Technologie speziell für die Blasfolienextrusion weiter.
Kunststoffprodukte müssen nachhaltiger werden. Diese Forderung gibt es seit Jahren und wird jetzt von der EU und den Landesregierungen mit neuen Gesetzen, Vorschriften und Abgaben verstärkt. Konkret soll die Verwendung von reiner Neuware für viele Verpackungen mit einer länderabhängigen Zahlung von 0,23 – 0,45 EUR/kg Verpackungsmaterial belegt werden. Mit diesem Abgabensystem und weiteren Änderungen in der EU-Verpackungsverordnung soll die Kreislaufwirtschaft in der Kunststoffindustrie vorangetrieben werden.
Durch die zahlreichen neuen Vorschriften und Regeln auf verschiedensten Ebenen sehen sich viele Folienhersteller mit der Herausforderung konfrontiert, ihre Anlagen kurzfristig so umzurüsten, dass hohe Anteile an Regranulat verarbeitet werden können.
Da hat derjenige einen Vorteil, der sich schon länger auf diese Situation vorbereitet hat. Bei RKW in Echte ist die Verarbeitung von Regranulat schon lange ein Thema. „Wir setzen schon seit Jahren Regranulate für unsere Folien ein“, sagt Thomas Steffen, Application Engineer bei RKW. „Das sind dann hauptsächlich Produkte, bei denen die Qualitätsansprüche mit Einsatz von Regranulat realisiert werden können.“
Je mehr Regranulat eingesetzt wird, desto wichtiger ist eine effiziente Filtration, so dass ein Qualitätsverlust im Endprodukt ausgeschlossen wird. In Blasfolienanlagen sind Schmelzefilter schon seit Jahren Stand der Technik. In der Vergangenheit waren dies fast ausschließlich diskontinuierliche Filter, die ein Abschalten der Anlage für einen Siebwechsel erforderlich machten. „In Prozessen mit sauberem Neumaterial ist das kein Problem“, sagt Stefan Wöstmann, Verfahrensingenieur bei Nordson BKG, „die Filter übernehmen hier eine reine Schutzfunktion und sorgen dafür, dass im Zweifelsfall keine losen Schrauben aus der Materialzuführung oder sonstige Transportverschmutzungen in den Prozess geraten. Aber der Verschmutzungsgrad ist so gering, dass nur sehr selten Siebwechsel nötig sind.“
Ausgleich schwankender Materialqualitäten
Mit dem vermehrten Einsatz von Regranulaten bekommt der Prozess eine zusätzliche Komponente, die Einfluss auf das Endprodukt hat. „Die Qualität des Regranulats, bezogen auf die noch vorhandenen Schmutzpartikel, unterliegt deutlichen Schwankungen. Wir können uns also nicht darauf verlassen, dass die Qualität des Endproduktes immer gleichbleibt. Wir mussten unsere Anlagen also in die Lage versetzen, flexibler auf die unterschiedlichen Verschmutzungsgrade reagieren zu können“, sagt Sven Pastrik, Leiter Extrusion bei RKW in Echte.
Thomas Steffen (RKW), Sven Pastrik (RKW) und Stefan Wöstmann (Nordson) mit einem kontinuierlichen BKG NorCon K-SWE. (Foto: Nordson)
Ein erster Schritt war der Einsatz von kontinuierlichen Siebwechslern. Diese Filter ermöglichen einen Tausch der Siebe, ohne die Produktion zu unterbrechen oder aber je nach Qualitätsanforderungen andere Siebfeinheiten für unterschiedliche Produktionschargen zu verwenden. „Hierdurch haben wir deutlich weniger Maschinenstillstände und die Produktivität unserer Anlagen hat sich signifikant erhöht“, berichtet Sven Pastrik. „Wir können so Qualitätsunterschiede im Material gut kompensieren und verarbeiten jetzt hohe Anteile an Regranulat, z. B. in unserer FFS-Sackproduktion.“
Besonders bei den Kunststoffsäcken ProVent, die zur Verpackung von pulverförmigen Gütern in der Baustoff-, Bauchemie-, Chemieindustrie eingesetzt werden, ist der Einsatz von Regranulat mittlerweile üblich und steigt immer weiter. „Hier ist es essenziell, dass die Schutz- und Barriereeigenschaften gewährleistet sind und kein Staub, Schmutz, oder Feuchtigkeit eindringen können“, erklärt Thomas Steffen. „Wir prüfen unsere Folien vor der Weiterverarbeitung mit optischen Systemen. Aber für uns ist Fehler finden keine Strategie, wir wollen Fehler vermeiden. Wir wussten, dass der Anteil an recyceltem Material immer weiter steigen wird und wir den Filtrationsprozess bei der Auslegung einer neuen 5-Schicht-Anlage neu definieren müssen.“
Für die ProVent-Kunststoffsäcke setzt RKW Rezyklat ein. (Foto: RKW)
Das Ziel war eine Anlage, in der in einem kontinuierlichen, automatisierten Prozess hochqualitative Folien produziert werden können. „Wir brauchten ein Anlagenkonzept mit schnellen Rüst- und Umbauzeiten. Wir wollen uns nicht oft und lange mit Siebwechseln und somit Anlagenstillständen auseinandersetzen, sondern einen möglichst ununterbrochenen Extrusionsprozess sicherstellen.“
Neue Herausforderungen
Durch die guten Erfahrungen mit BKG-Siebwechslern von Nordson kam man bei RKW schnell wieder auf den Filterhersteller zurück. Die neue 5-Schicht-Anlage wurde mit kontinuierlichen BKG-Siebwechslern ausgestattet und ist nun bereits seit 2021 mit großem Erfolg in Betrieb. „Wir sind sehr zufrieden mit der Performance der Anlage. Durch die kontinuierliche Filtration produzieren wir hochqualitive Folien mit hohen Rezyklatanteilen in einem ununterbrochenen Prozess und können ein breites Applikationsfenster abdecken“, erklärt Sven Pastrik.
Bei RKW und Nordson war man sich sicher, dass die Entwicklung noch weitergehen muss. „Der Anteil an Rezyklat wird sich zukünftig immer weiter erhöhen“, erklärt Stefan Wöstmann. „Der Green Deal der EU und nationale Verpackungsgesetze erhöhen den Druck massiv und zwingen Anlagen- und Komponentenhersteller zum Handeln.“
Siebwechsler mit Rückspülfunktion als nächster Schritt
Um das Applikationsfenster hier zu erweitern und höhere Anteile an Regranulat, perspektivisch sogar hochverschmutze Materialien z. B. aus dem gelben Sack, ohne Qualitätseinbußen zu verarbeiten, kam jetzt ein Siebwechsler mit Rückspülfunktion ins Spiel. „Wir sehen jetzt bereits, dass die Rückspültechnologie den Einsatz von Regranulat aus dem PCR-Bereich ermöglicht“, erklärt Sven Pastrik.“
„Schmelzefilter ohne Rückspülfunktion stoßen bei der Verarbeitung von Recyclingmaterial an ihre Grenzen. Der Verschmutzungsgrad ist hoch, und die Siebe setzen sich schnell zu”, erklärt Stefan Wöstmann. „Siebe sind teuer, und der Wechsel ist zeitaufwändig. Durch die Rückspülung werden die Siebe immer wieder von Verunreinigungen und Ablagerungen befreit, so dass die Hersteller weniger Filterelemente benötigen und die Bediener weniger Siebwechsel vornehmen müssen.”
Hier musste jedoch eine Anpassung an die Gegebenheiten in einer Blasfolienanlage erfolgen. Eine Folienblase reagiert empfindlich auf sich ändernde Prozessbedingungen und bereits geringe Abweichungen der Temperatur, Viskosität und insbesondere des Drucks können sich negativ auf das Endprodukt auswirken. Das Hinzufügen von Rezyklaten ist jedoch ein zusätzlicher Störfaktor in diesem ohnehin schon heiklen Prozess. Insbesondere Druckschwankungen beim Siebwechsel, Rückspülen und Entlüften können die Folienqualität mindern oder sogar zu Anlagenstillständen führen.
Aufgrund der guten Erfahrungen bei RKW hat Nordson deshalb in Zusammenarbeit mit dem Anlagenhersteller Windmöller&Hölscher einen neuen Rückspülsiebwechsler entwickelt, der speziell auf die Anforderungen in Blasfolienanlagen ausgelegt ist. Der Nordson BKG HiCon K-SWE-HD/RS hat ein kompaktes Design und ist durch seine senkrechte Einbaulage gut für die engen Platzverhältnisse
in einer Blasfolienanlage geeignet.
Neuentwicklung eliminiert Druckschwankungen
Um eine Blasfolienanlage erfolgreich zu betreiben, ist Druckkonstanz essenziell – in diesem Spannungsfeld ist jede Materialentnahme aus dem Prozess für Siebwechsel oder Rückspülung ein Balanceakt. Deshalb ist es in diesem Hochdruckbereich umso wichtiger, durch intelligente Lösungen Druckschwankungen in Folge von Materialentnahme zu vermeiden. Jeder Siebwechsel ist ein sensibler Schritt im Filtrationsprozess da die die leere Kavität nach dem Wechsel wieder mit Schmelze gefüllt werden muss. Passiert dies zu schnell, sind Druckschwankungen und Qualitätsprobleme sehr wahrscheinlich. „Das ist bei Blasfolienanlagen ein großes Problem, da die Folie meist sehr dünn ist und empfindlich auf solche Veränderungen reagiert“, erklärt Stefan Wöstmann. „Der BKG HiCon K-SWE-HD/RS ist mit dem patentierten, schmelzedruckgesteuerten Entlüftungsstart ausgestattet, der die Befüllung der Siebkavität nach dem Siebwechsel vollständig automatisiert und somit für maximale Druckkonstanz sorgt. Zudem erfolgt die Befüllung so sensitiv, dass keine Lufteinschlüsse den Prozess und das Endprodukt gefährden. Die Hersteller können sich auf einen stabilen Prozess und eine hohe Qualität der Blasfolie verlassen.“
Stefan Wöstmann (Nordson) und Sven Pastrik (RKW) mit dem kontinuierlichen Rückspül-Recyclingfilter BKG HiCon K-SWE-HD/RS. (Foto: Nordson)
Der neue BKG HiCon K-SWE-HD/RS wurde RKW im Rahmen eines Anwendertests zur Verfügung gestellt und in eine 3-Schicht-Anlage eingebaut. „Die Inbetriebnahme war ein voller Erfolg. Wir haben den Siebwechsler eingebaut und konnten direkt erfolgreich Folie produzieren, unsere Maschinenbediener waren begeistert“, berichtet Sven Pastrik. „Die Handhabung des Siebwechslers ist einfach und durch den hohen Automatisierungsgrad müssen wir nur minimal in den Prozess eingreifen“, erklärt Detlef Nolte, Maschinenbediener Extrusion. „Dass eine neu entwickelte Maschine so komplikationslos in eine unserer Anlagen eingebaut wurde und dann direkt so gut funktioniert, ist schon bemerkenswert. Zudem sieht man sofort, dass die Erfahrungen aus dem gemeinsamen Erstprojekt direkt in den neuen Siebwechsler mit eingeflossen sind.“
Gemeinsam für mehr Nachhaltigkeit
RKW und Nordson planen eine langfristige weitere Zusammenarbeit, um die Herausforderungen der Zukunft zu meistern. „Die Umstellung von reiner Neuware auf die Verwendung von recyceltem Material ist gewaltig. Mit dem BKG HiCon K-SWE-HD/RS bieten wir Blasfolienherstellern ein effizientes Werkzeug, um dieses Ziel zu erreichen“, sagt Christian Schröder, Global Segment Manager Recycling bei Nordson. „Mit dieser Maschine helfen wir Kunststoffverpackungen nachhaltiger zu machen. Darauf sind wir stolz.“
Eine Einstellung, die man bei RKW teilt. „Nachhaltigkeit ist bei RKW tief verankert und Recycling für uns eine der wichtigsten Maßnahmen, um diese zu steigern. Jeder unserer Standorte hat Recyclinganlagen, in denen interne und externe Produktionsabfälle zu hochwertigem Regranulat verarbeitet werden und wir investieren ständig in neue Technologien“, sagt Sven Pastrik. „Perspektivisch wollen wir uns so aufstellen, dass wir den Anteil an Regranulat je nach Spezifikation maximal erhöhen und auch PCR-Material verwenden können. Da ist es gut zu wissen, echte Filtrationsexperten an Bord zu haben.“
