Recycling in der Automobil-Branche

Sortenreine und gemischte Abfälle wirtschaftlich aufbereiten

Stahl spielt die Hauptrolle, aber Altfahrzeuge bestehen mit weiter wachsenden Anteilen aus Kunststoffen, die so in den Blickpunkt der Recycler rücken.

Werkstofffraktionen in Altfahrzeugen (links) – die Kunststofffraktion (rechts) besteht aus einer Vielzahl von Kunststoffen und Stoffgemische, die hohe Anforderungen an die Aufbereitungstechnik stellen. [2] (Bilder: Ettlinger)

Die Reinheit der Kunststoffabfälle entscheidet letztlich über die Wirtschaftlichkeit ihrer Wiederverwertung. Neben dem Abtrennen von groben Störstoffen und einer möglichst sortenreinen Bereitstellung von Mahlgut muss das wiederaufgeschmolzene Material vor dem Regranulieren von Reststoffen befreit werden. Speziell für Recyclinganwendungen ausgelegte ERF-Hochleistungs-Schmelzefilter sollen das besonders wirtschaftlich ermöglichen.

Seit 2015 gelten in Europa die aktuellen Vorgaben für die Verwertung von Altfahrzeugen gemäß EU-Richtlinie 2000/53/EC. Danach müssen 95 Prozent des durchschnittlichen Gewichts von Altfahrzeugen wiederverwendet und verwertet, 85 Prozent stofflich verwertet werden. Einer Statistik von Eurostat zur End-of-Life-Verwertung von Altfahrzeugen in der EU zufolge lag das Durchschnittsgewicht eines Altfahrzeugs 2013 bei rund 1034 Kilogramm [1]. Je nach Fahrzeug liegt der Kunststoffanteil inzwischen bei bis zu 20 Prozent, was einem Gewicht von mehr als 200 Kilogramm entspricht. Fast die Hälfte davon entfallen auf Polypropylen (PP) und Polyurethan (PUR) [2].

Je nach Anwendung ist die Nutzung und Gewinnung der Kunststoffe aus Altfahrzeugen eine große Herausforderung für die Branche.

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–    Kunststoff-Großteile lassen sich leicht demontieren und sortenrein trennen. Hierzu zählen Stoßfänger (aus PP oder PC/PBT-Blend), Motorraumverkleidungen, Außen- und Innenraumteile sowie die Autobatterie mit ihrem Gehäuse aus PP.

–    Alle weiteren Kunststoffteile durchlaufen den Schredderprozess, der das gesamte verbleibende Altfahrzeug mechanisch in Teile unter 150 Millimeter zerkleinert. Dabei entstehen unterschiedliche Fraktionen, wobei die Kunststoffe in der Leichtfraktion (SLF, auch: Residue Shredder RESH, Fluff, Auto Shredder Residue ASR) erfasst werden. Ihr Gewichtsanteil darin liegt bei 25 bis 40 Prozent [3].

In aufwändigen Prozessen lassen sich diese Stoffgemische separieren und sortenrein beispielsweise als PP-, PE-HD-, ABS- oder PS-Mahlgut bereitstellen. Dieses lässt sich im Extruder aufschmelzen, recompoundieren und – im Idealfall – zu hochwertigem Rezyklat verarbeiten, das wieder in anspruchsvollen Automobilanwendungen eingesetzt werden kann.

Gründliches Filtrieren für hochwertige Regranulate

„Sortenreinheit“ gilt bei aufbereitetem Mahlgut nur eingeschränkt: Üblicherweise finden sich darin noch erhebliche Mengen an Lackresten von Stoßfängern und anderen Außenteilen, Reste von Elastomeren, die bis zu 30 Prozent der SLF ausmachen können, Holz, Zellulose und Fasern [3]. Verunreinigungen dieser Art müssen im Extrusionsschritt mit hoher Effizienz abgetrennt werden, sonst ist die Weiterverarbeitung zu hochwertigen Rezyklaten nicht möglich. Die von Ettlinger für Recyclingaufgaben entwickelten ERF Hochleistungschmelzefilter sollen das besonders effizient und wirtschaftlich leisten.

Zentrales Element ist ein zylinderförmiges, langsam rotierendes Filtersieb, das von einem Servomotor angetrieben wird. Es ist mit Millionen konischer Bohrungen versehen und in abgestuften Filterfeinheiten verfügbar. Die Schmelze durchströmt das Sieb von außen nach innen, die Verunreinigungen verbleiben auf dem Filtersieb. Bei jeder Umdrehung reinigt ein Abstreifer das Sieb und verhindert damit ein Zusetzen der Bohrungen. Dank dieser kontinuierlichen Abreinigung bleibt der Druck im System konstant, so dass sich auch Elastomeranteile, die sich bei steigendem Druck durch das Sieb drücken würden, sicher von der rotierenden Filtertrommel abnehmen und aus dem Prozess ausschleusen lassen.

Während die gereinigte Schmelze über ein Kanalsystem in das nachgeschaltete Werkzeug gelangt, werden die abgestreiften Fremdpartikel kontinuierlich einer ebenfalls mit einem Servomotor angetriebenen Austragsschnecke zuführt. Dieses Funktionsprinzip ermöglicht laut Hersteller auch bei hohen Verschmutzungsanteilen bis 18 Prozent ein gründliches Entfernen nahezu aller im Mahlgut verbliebenen Verschmutzungen und damit die Herstellung hochwertiger Regranulate.

Neben der zuverlässigen und gründlichen Störstoffabtrennung seien geringe Schmelzeverluste ein weiteres, für Kosteneffizienz sorgendes Merkmal aller ERF-Filter. So erreiche der Störstoffanteil in der ausgetragenen Menge im automatischen Betrieb bis zu 70 Prozent. Dabei dient der aktuelle Schmelzedruck am Eingang des ERF-Filters als wichtiger Regelparameter für die Steuerung des Systems. Steigt dieser beispielsweise als Folge eines wachsenden Verschmutzungsgrads, werden die Drehgeschwindigkeiten von Filtertrommel und Austragsschnecke automatisch angepasst. Zu diesem Zweck sind beide stufenlos und unabhängig voneinander regelbar. Die Drehbewegung der Filtertrommel unterstützt darüber hinaus den Mischeffekt für eine möglichst ideale Homogenisierung der Schmelze. Der ERF-Filter wird in drei Baugrößen und, je nach Material und Filterfeinheit, für Durchsätze bis zu 6000 Kilogramm pro Stunde angeboten.

Praxisbewährt in ELV-Anwendungen

Bei Stoßfängern bereiten hauptsächlich Lackreste Probleme, die trotz vorangehender Entlackung auf dem Mahlgut verbleiben und die Qualität des Regranulats enorm vermindern würden. Ein ERF-Filter mit einer Filterfeinheit bis 80 µm reduziere diese Lackreste so effizient, dass ein effektives Recycling möglich wird und sich das Regranulat für Spritzgussteile im Automobilbereich eignet. Selbst bei Einsatz vorher nicht entlacktem Mahlgut seien hochwertige Regranulate erreichbar.

Bei Batteriegehäusen aus PP sind hauptsächlich Fremdstoffe wie Papier und Metallanteile sowie höher schmelzende Kunststoffe abzutrennen. Ein solcher Mix unterschiedlicher Verschmutzungen provoziert bei herkömmlichen Filtersystemen Probleme und Störungen im Produktionsablauf. ERF-Filter sollen auch unter diesen Bedingungen Durchsätze bis 3000 Kilogramm pro Stunde zu Herstellung hochwertiger Granulate ermöglichen.

Aus der Schredderleichtfraktion separiert ein Anwender in einem aufwändigen, selbst entwickelten Trennverfahrens PP und weitere Kunststoffarten. Das so gewonnene PP-Mahlgut enthält sehr hohe Anteile an Elastomeren, die die mechanischen Eigenschaften des fertigen Compounds signifikant verschlechtern würden. Der dort eingesetzte ERF-Filter trägt diese Bestandteile sicher aus, bevor sie durch die Filteröffnungen gedrückt werden können, so dass auch hier ein hochwertigeres Compound für Kfz-Spritzgießanwendungen hergestellt werden kann. Für den Betreiber bedeutet die hohe Filterleistung, dass er bei der Herstellung des Mahlguts einen teuren Schritt – das Entfernen der Elastomere – einsparen kann.

Literatur

[2] PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG)/ Consultic Marketing & Industrieberatung GmbH: Automotive – The world moves with plastics. Broschüre, Sept. 2013

[3] Martens, H.: Recyclingtechnik – Fachbuch für Lehre und Praxis. Springer 2010

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