Trocknen

An die Wäsche des KStoffmahlguts schließt stets ein Trockenschritt an. Das Trocknen der KStoffteilchen ist deshalb unerläßlich, da eine Restfeuchte größer als etwa 0,5 % zu starker Qualitätsminderung beim Spritzgießen und Extrudieren führt. Die Trocknung des gewaschenen Mahlguts erfolgt meist zweistufig, zuerst mechanisch und dann auf thermischen Weg.

4.4.1 Mechanische Trocknung

Die mechanische Trocknung erfolgt durch Sieben und Schleudern. Dabei wird das anhaftende Wasser auf Schwingsieben entfernt und danach auf Zentrifugen unterschiedlicher Bauarten entwässert. In den überwiegend eingesetzten Siebzentrifugen werden die feuchten KStoffteilchen bei Schleuderzahlen von 200 - 500 g gegen den Siebkorb gepreßt, so daß das Wasser nach außen abfließen kann. Mit solchen Trockenschleudern kann man bei grobkörnigem Material Restfeuchten von 5- 10 % erreichen.

Abbildung 15: Siebschneckenzentrifuge (schematisch)

4.4.2 Thermische Trocknung

Um Restfeuchten von 0,5 % und darunter zu erreichen, werden in einer zweiten Stufe die thermischen Trocknungsverfahren angewandt. Viele Apparate zur thermischen Trocknung sind nur erweiterte pneumatische Förderanlagen und fahren dementsprechend die Warmluft nicht im Kreislauf.

Abbildung 16: Thermische Trocknung (schematisch)
Das Gut wird durch einen Scheckenförderer einem elektrisch erzeugten Heißluftstrom zudosiert. Dieses Gemisch wird von einem Förderverntilator angesaugt, in ihm verwirbelt und durch eine anschließende Nachtrockenstrecke geblasen. Die Nachtrockenstrecke ist ein mehrfach gewundenes Rohr, in dem das Gut durch Umlenkungen relativ zur Heißluft ein hohe Geschwindigkeit erreicht. Aufgrund der kurzen Verweilzeit des KStoffmahlgutes kann die Heißlufttemperatur den Schmelzbereich der KStoffs überschreiten, ohne das Material thermisch zu schädigen.

4.5 Sortieren

Wesentlichen Einfluß auf die verarbeitungs- und anwendungstechnischen Eigenschaften der Recyclats hat insbesondere die Güte der Sortierung. Zur KStoffsortierung werden Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften der KStoffe genutzt.
Da die meisten der zur Zeit technisch eingesetzten Sortierverfahren auch auf Teilchenform und -größe ansprechen, muß aus der zu sortierenden KStoffmischung vorab eine geeignete Fraktion abgesiebt werden. Dies erfolgt bei der Zerkleinerung auf Schneidmühlen mittels fest eingebauter Siebe. Wenn ein anderes Zerkleinerungsverfahren angewendet wird muß eine Klassierung erfolgen.


4.5.1 Dichtesortierung

In den für die Sortierung wichtigen Eigenschaften liegen die KStoffe relativ eng beieinander. Die Dichte der am meisten verbreiteten Polymere ist im Bereich zwischen 0,9 und etwa 1,4 g/cm3 angesiedelt, sie sind fast alle elektrisch nichtleitend und hydrophob.


4.5.1.1 Schwimm- Sink- Scheider

Das Mahlgut aus der Schneidmühle wird im vorderen Teil des Troges aufgegeben und durch eine Walze mit Paddel unter den Trennflüssigkeitsspiegel gebracht. Als Trennmedium wird überwiegen Wasser verwendet. Um die Hydrophobie der KStoffpartikel zu senken, können der Trennflüssigkeit Netzmittel zugegeben werden. Speziefisch schwere KStoffe sinken zu Boden, KStoffe mit geringerer Dichte als das Trennmedium schwimmen auf und lassen sich an der Wasseroberfläche abheben. Die Schwerfraktion wird im Auslauf aufgetragen und meist durch Schwingsiebe entwässert. Die Fließgeschwindikeit liegt bei 0,2 m/s. Die im Einsatz befindlichen Schwimm- Sink- Scheider sind fast ausschließlich für die Polyolefin- Abtrennung ausgelegt.

Abbildung 17: Kontinuierlicher Schwimm- Sink- Scheider (schematisch)


4.5.1.2 Hydrozyklon

Hydrozyklone sind für die Sortierung gemischter KStoffabfälle geeignet, da sie sehr unempfindlich gegenüber Verunreinigungen der Trennflüssigkeit sind.

Die Suspension aus KStoffmahlgut in Wasser wird tangential in den rotationssymmetrischen Hydrozyklon gepumpt. In der sich dabei ausbildenden Wirbelströmung wandern die schweren KStoffteilchen nach außen und sinken unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten, wo sie ausgetragen werden. Die leichteren Teilchen bewegen sich zur Wirbelmitte und werden über ein Tauchrohr abgezogen. Der Durchsatz für Hydrozyklone mit  250 mm beträgt etwa 1 t/h. Die KStoffkonzentration in der Aufgabesuspension liegt bei etwa
20 g KStoff/kg Wasser. Die Trennschärfe kann bei einem einmaligen Durchgang bis 95% betragen. Die Grenze der Trennbarkeit verschiedener KStoffsorten liegt bei Dichteunterschieden von 0,1 kg/l.
Abbildung 18: Wirkprinzip des Hydrozyklons

4.5.1.3 Sortierzentrifuge



Abbildung 19: Sortierzenrifuge
Im Hydrozyklon ist eine Steigerung der wirksamen Kraft auf ein mehrfaches der Schwerkraft möglich. Will man noch größere Beschleunigungskräfte nutzen bietet sich die Verwendung von Zentrifugen an. Die technische Sortierzentrifuge besteht aus einer langgestreckten doppelkonusförmigen Trommel, in der eine mittig geteilte Förderschnecke rotiert. Die Suspension aus Wasser und KStoffteilchen wird axial aufgegeben und im rotierenden Wasserring der Zentrifuge sofort stark verwirbelt. Dabei findet ein Vereinzelung der KStoffteilchen und gleichzeitig eine intensive Wäsche statt. Die schwereren KStoffteilchen sinken zum Zentrifugenmantel ab, die leichteren Teilchen bleiben in Achsnähe. Leicht- und Schwerfraktion werden von den Schnecken ausgetragen, wobei eine Trennscheibe die Vermischung der beiden Fraktionen verhindert.

4.5.2 Sortierung nach Benetzbarkeit

4.5.2.1 Flotation

Bei der Flotation wird die unterschiedliche Benetzbarkeit der KStoffoberflächen als Sortierkriterium ausgenutzt.
Das KStoffmahlgut wird in einer mit Wasser gefüllten und mit Luft begasten Flotationszelle suspendiert. Durch den Einsatz spezieller Reagenzien lagern sich Luftblasen selektiv an die meist hydrophoben KStoffteilchen an. Die so gebildeten Gasbläschen- KStoffteilchen- Komplexe schwimmen auf und werden durch Abschöpfen gewonnen. Die hydrophilen KStoffteilchen sinken, sofern die schwerer als Wasser sind, zu Boden.

Abbildung 20: Schematische Darstellung einer Flotationszelle

Bezüglich der Flotationsreagenzien unterscheidet man drei Hauptgruppen:

 Sammler: lagern sich selektiv an die zu flotierenden KStoffteilchen an und setzen die Benetzbarkeit herab

 Drücker: erhöhen die Benetzbarkeit, so daß KStoffteilchen, welche Drücker absorbieren, absinken

 Schäumer: haben die Aufgabe die gebildeten Luftbläschen zu stabilisieren und an der Wasseroberfläche einen tragfähigen Schaum zu bilden


4.5.3 Elekrostatische Sortierung

Die bisher beschriebene Dichtesortierverfahren erlauben nicht die Trennung von dichtegleichen KStoffen wie PE und PP oder PVC und PET. Die Trennung solcher Gemische ist allerdings mit elektrostatischen Trennverfahren ohne weiteres möglich, da diese Verfahren die unterschiedliche Aufladbarkeit der KStoffe für die Sortierung ausnutzt.






















Abbildung 21: Elektrostatische Sortierung mit einem Freifallscheider
Beim elektristatischen Aufladeverfahren (ESTA- Verfahren) wird das KStoffgemisch zuerst auf 6- 8 mm zerkleinert und wenn nötig gewaschen. Das getrocknete Mahlgut wird Konditioniert. Bei diesem Prezeßschritt werden die KStoffteilchen in einem Mischer mit dem Konditioniermittel (z.B. Carbonsäuren) in ppm- Mengen umgesetzt. Unter Einfluß von Konditioniermittel, konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit laden sich die KStoffteilchen durch Reibung im Mischer gegenseitig auf. Anschließend läßt man die konditionierten KStoffteilchen durch ein Hochspannungsfeld (U= 120000 V; E= 5 kV/cm) fallen. Dabei werden die unterschiedlich aufgeladenen KStoffteilchen entsprechend ihrer Ladung abgelenkt und in getrennten Behältern aufgefangen.
Der Energieverbrauch bei der elektrostatischen Trennung ist minimal. Mischungen von gleichen Teilen PE und PP werden zu 97,1% an der negativen Elektrode und 98,9% an der positiven Elektrode aufgetrennt. Die Mittelfraktion wird in den Prozeß zurückgeführt. Mischungen aus PVC und PET lassen sich ähnlich gut auftrennen. Elektrostatische Trennverfahren wurden bislang nur im Laborbetrieb erprobt.


4.5.4 Sortieren durch Klaubeverfahren


4.5.4.1 Handklauben

Dabei werden die meist nicht oder nur sehr grob zerkleinerten KStoffabfälle auf Förderbändern vereinzelt und von Hilfspersonal von Hand aussortiert. Trennkriterien sind Farbe, Glanz und Größe der KStoffteile. Die Selektivität einer Handsortierung ist sehr groß.

4.5.4.2 Automatisches, sensorgesteuertes Klauben

Sensorgesteuerte Ausleseverfahren, die auf unterschiedliche physikalisch- chemische Merkmale der KStoffe ansprechen befinden sich in der Entwicklung bzw. im Erprobungsstadium.
Technisch am weitesten fortgeschritten sind die Ausleseverfahren mit NIR- Detektoren (NIR= nahes Infrarot). Ein leistungsstarker Rechner ist in der Lage 1000 aufgenommene Spektren (Lichtabsorption und -reflexion) unterschiedlicher KStoffe pro Sekunde zu identifizieren. Ideal zu identifizieren sind etwa formgleiche Hohlkorper.