Beim Bau einer Recycling-Granulieranlage stehen Sie irgendwann vor einer wichtigen Entscheidung: Einschnecken- oder Doppelschneckenextrusion. Beide Technologien sind bewährt, lösen aber unterschiedliche Probleme.
In vielen Recyclingprojekten werden Einschneckenanlagen eingesetzt, da sie mit einem einfacheren mechanischen Aufbau einen gleichmäßigen Schmelzdruck für Filtration und Granulierung erzeugen können. Doppelschneckenanlagen kommen häufig zum Einsatz, wenn Mischen und Dispergieren die Pelletqualität bestimmen oder wenn der Prozess eher der Compoundierung als dem Recycling ähnelt.
Dieser Leitfaden erläutert die Vor- und Nachteile in praktischen Begriffen, damit Sie basierend auf Ihrem Rohmaterial und den Abnahmetests Ihres Kunden die richtige Wahl treffen können.
Kurzgefasste Erkenntnisse
- Einschneckenextruder werden häufig für einen stabilen Schmelzdruck, die Filtration und die Granulierung eingesetzt.
- Doppelschneckenextruder werden häufig dann eingesetzt, wenn Mischen und Dispergieren die Produktleistung maßgeblich beeinflussen.
- Beginnen Sie mit den Ausgabespezifikationen (Kontaminationsfenster, Additive, MFR/IV-Zielwert) und wählen Sie dann den Extrudertyp aus.
Funktionsweise eines Einschnecken-Recyclinggranulators (Überblick)
In einem typischen Recycling-Granulierer verfügt die Schnecke über Funktionszonen: – a Zuführ-/Förderzone zur Annahme von Mahlgut oder verdichtetem Ausgangsmaterial – a Schmelz-/Kompressionszone wo Feststoffe in Schmelze übergehen (Wärme + Scherung) – a Messzone Das stabilisiert den Output und baut Druck für Filtration und Düsenfluss auf.
Die meisten Recyclingprojekte kombinieren diese Funktionen mit: – stabiler Zuführung (insbesondere für Folien) – Schmelzefiltration (Siebwechsler) – Entgasung nach Bedarf – Granuliersystem, abgestimmt auf das Polymer und den Endmarkt
Typische Leitungskonfigurationen und Optionen finden Sie unter Energycle. Kunststoff-Pelletiermaschinen.
Einzelschraube vs. Doppelschraube: Die Käufervergleichstabelle
| Entscheidungsfaktor | Eine einzelne Schraube passt in der Regel, wenn… | Doppelschrauben passen in der Regel, wenn… |
|---|---|---|
| Hauptjob | Schmelzen + Druck aufbauen + Filtern + Granulieren | Mischung/Verbindung + dispergierte Additive + kontrollierte Entgasung |
| Schmelzdruckstabilität | Für die Filtration benötigen Sie einen gleichmäßigen Druck und eine einheitliche Pelletgröße. | Komplexere Schraubenelemente und Steuerungen lassen sich rechtfertigen, um das Mischziel zu erreichen. |
| Mischungsanforderung | Sie benötigen hauptsächlich eine Homogenisierung (Remahlgut + Neuware, geringe Menge an Zusatzstoffen). | Für dispersionsempfindliche Produkte ist eine stärkere dispersive/distributive Mischung erforderlich. |
| Rohstoffvariabilität | Sie können Feuchtigkeit und Verunreinigungen besser eindämmen. | Sie benötigen mehr Verarbeitungsspielraum für variable und gemischte Anforderungen. |
| Wartungsmodell | Sie wünschen sich einfachere mechanische Wartungsabläufe. | Sie akzeptieren eine höhere mechanische Komplexität für die Verarbeitungskapazität |
Warum Einzelschnecken in Recyclinganlagen üblich sind
1) Es erzeugt einen stabilen Druck für die Filtration und Pelletierung.
Recyclingschmelzen enthalten oft feine Verunreinigungen (Papierfasern, Feinanteile, Aluminiumpartikel, abgebautes Polymer). Filtration und Granulierung erfordern einen stabilen Schmelzedruck und einen vorhersehbaren Materialfluss. Bei Druckschwankungen kommt es typischerweise zu längeren Ausfallzeiten durch Siebwechsel, mehr Ausschuss beim Wiederanlauf und größeren Abweichungen in der Pelletgröße.
2) Es vereinfacht die mechanische Anordnung.
Einschneckenanlagen sind mechanisch einfacher aufgebaut als die meisten Doppelschneckenanlagen. Dies kann von Bedeutung sein, wenn ein vorhersehbarer Verschleiß der Teile und schnellere Wartungsabläufe gewünscht sind – insbesondere in Betrieben mit einem schlanken Instandhaltungsteam.
3) Es funktioniert gut, wenn die Leitung das Zufuhrgut stromaufwärts stabilisiert.
Viele Recyclinganlagen stabilisieren das Ausgangsmaterial vor dem Extruder (Verdichtung für Folien, Waschen/Trocknen, Metallentfernung), sodass die Schnecke einen gleichmäßigeren Materialzulauf erhält. Dadurch kann eine Einschneckenanlage gute Ergebnisse erzielen, ohne dass die Kosten für eine Mischanlage auf Compoundierniveau anfallen.
Wo Doppelschrauben sinnvoll sind
Doppelschneckenextrusion wird häufig dann eingesetzt, wenn Mischen und Dispergieren den Erfolg bestimmen, beispielsweise bei: – Compoundierung mit Füllstoffen, Verstärkungsmitteln oder größeren Additivpaketen – Mischen von Polymeren, bei denen die Dispergierqualität die mechanischen Eigenschaften beeinflusst – Prozessen, die komplexere Schneckenanordnungen für ein kontrolliertes Mischverhalten erfordern
Plastics Technology erklärt, warum Doppelschneckenmischer sich anders verhalten: Ineinandergreifende Schnecken können Polymer mehrfach zwischen den Schnecken transportieren und so eine vollständige Kanalmischung ermöglichen. Dies gewährleistet eine gründlichere Durchmischung ohne die gleichen Ausstoßverluste und Schmelztemperatureinbußen, die bei Einschneckenmischern mit hoher Scherkraft auftreten können. (Quelle: Kunststofftechnologie – Unterschiede in der Doppelschneckenmischung)
Wie die Wahl des Extruders die Filtration und Granulierung beeinflusst
Die Granulierung erfolgt im nachgelagerten Prozess, die Wahl des Extruders beeinflusst jedoch den Betriebsbereich. Unterwassergranuliersysteme beispielsweise erfordern eine abgestimmte Spezifikation von Extrudern, Pumpen, Filtern, Wassersystemen und Trocknern. Plastics Technology merkt an, dass der Unterwassergranulator nur dann optimal arbeitet, wenn diese Systeme gemeinsam auf eine gleichbleibende Granulatqualität abgestimmt sind. (Quelle: Kunststofftechnologie – Der Weg zur perfekten Granulatherstellung)
Einen praktischen Überblick über Pelletierverfahren und deren Anforderungen an die Schmelze finden Sie in der Publikation von Energycle. Leitfaden zu Pelletierungsverfahren.
Was Sie Lieferanten fragen sollten (damit Sie keine Annahmen kaufen)
Nutzen Sie diese Fragen, um vergleichbare Zitate zu erzwingen:
1) Um welches Polymer handelt es sich und welchen Endmarkt (Folie, Spritzguss, Platten, Umreifungsband, Faser)?
2) Wie variabel ist die Qualität des Eingangsmaterials (Feuchtigkeit, Papier/Etiketten, Feinanteile, andere Polymere)?
3) Benötigen Sie Mischen/Compoundieren oder hauptsächlich Schmelzen + Filtern + Granulieren?
4) Welche Qualitätskontrolleigenschaft definiert den Erfolg (MFR, Kontaminationsanzahl, Farbe, Geruch, IV für PET)?
5) Welchen Schmelzdruckbereich und welche Schwankungen erwarten Sie bei dem angestrebten Durchsatz?
6) Mit welchem Siebwechselintervall und welchem Ausschuss beim Neustart müssen wir bei unserem Kontaminationsgrad rechnen?
7) Welches Servicemodell verfolgen Sie (eigene Wartung vs. Service durch den Lieferanten) und wie hoch sind die Überholungsintervalle?
Wenn Sie möchten, dass Energycle ein Linienkonzept und zugehörige Module empfiehlt, verwenden Sie die Kontaktformular.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) (Echte Fragen zum Beschaffungsprozess)
Ist eine Doppelschneckenpresse überdimensioniert, wenn ich hauptsächlich filtere und pelletiere?
Manchmal. Wenn Ihre Erfolgskriterien ein stabiler Schmelzdruck durch Filtration und eine gleichbleibende Pelletgröße sind, kann eine gut dimensionierte Einschneckenanlage die praktischere Wahl sein. Zweischneckenanlagen bieten Vorteile, wenn Sie eine höhere Mischintensität oder Dispersionsqualität benötigen, die die Pellet-Eigenschaften beeinflusst. Diese Möglichkeiten sind jedoch mit höheren Kosten und einer komplexeren mechanischen Konstruktion verbunden. Eine bessere Entscheidungsgrundlage ist, zu definieren, wie “schlechte Pellets” für Ihren Kunden aussehen – Gelbildung, Flecken, Geruch, Abweichung des Schmelzflussindexes (MFR), IV-Verlust bei PET – und dann jeden Fehlermodus einem Prozessschritt (Mischen, Trocknen, Entgasen, Filtration) zuzuordnen. Wenn das Mischen nicht der limitierende Faktor ist, priorisieren Sie stattdessen die Zuführungsstabilität und die Filtrationsstrategie.
Was ist das deutlichste Anzeichen dafür, dass ich tatsächlich eine Doppelschneckenmischung benötige?
Sie müssen eine sinnvolle Menge an Additiven oder Füllstoffen hinzufügen oder dispergieren, und die Granulatqualität hängt von der Dispergierung ab. Plastics Technology weist darauf hin, dass intensives Mischen mit hoher Scherung erforderlich ist, um Additive oder andere Polymere vollständig zu dispergieren, und erklärt, dass Doppelschneckenpressen Polymer mehrfach zwischen den Schnecken transportieren können, um eine vollständige Kanalmischung zu gewährleisten. Wenn Ihre Kundentests zeigen, dass eine mangelhafte Dispergierung zu Fehlern führt (Festigkeitsverlust, inkonsistenter Schmelzfluss, sichtbare Defekte), lässt sich ein Doppelschneckenverfahren leichter rechtfertigen. Wenn Ihre Probleme hauptsächlich Verunreinigungen und Druckinstabilität betreffen, konzentrieren Sie sich zunächst auf die Zuführung, Trocknung und Filtration. (Quelle: Kunststofftechnologie – Unterschiede in der Doppelschneckenmischung)
Kann eine Einschneckenpresse noch Gerüche und flüchtige Stoffe beim Recycling entfernen?
Ja, aber das Entgasungskonzept muss korrekt spezifiziert werden. Enthält Ihr Rohmaterial Feuchtigkeit oder flüchtige Bestandteile (Druckfarben, organische Reststoffe), sind die Entlüftung und die Auswahl des Vakuumsystems entscheidend. Stellen Sie sicher, dass die Konstruktion verhindert, dass Schmelze in die Vakuumleitung gelangt, und dass die Wartung bei Ablagerungen erfolgt. Ein Vakuumsystemhersteller beschreibt in seiner Übersicht zur Extruder-Entgasung von PET, dass bei der PET-Entgasung Dämpfe wie Wasser, Lösungsmittel, Monomere/Oligomere sowie mitgerissene Partikel in das Vakuumsystem abgesaugt werden können. Dies erklärt, warum Abscheider und eine sorgfältige Wartungsplanung in realen Produktionsanlagen so wichtig sind. (Quelle: Übersicht zur Entgasung von Leybold-Extrudern)
Wie kann ich Angebote für Einzel- und Doppelschraubenmotoren vergleichen, ohne mich in den technischen Daten zu verlieren?
Verpflichten Sie beide Lieferanten, das gleiche Ergebnis zu liefern: verkaufsfähige Pellets pro Stunde bei definierten Rohstoffbedingungen. Geben Sie die Bereiche für Feuchtigkeit und Verunreinigungen, die Ziel-Pellet-Spezifikation und die von Ihren Abnehmern verwendeten Abnahmetests an. Bitten Sie anschließend jeden Lieferanten, die Module aufzulisten, die dieses Ergebnis ermöglichen: Zuführung/Konditionierung, Entgasung, Filtrationstyp und Siebfläche sowie Pelletierverfahren. Ein Angebot ohne Filtrationsplan (erwartetes Siebwechselintervall, erwartete Druckentwicklung, Ausschuss beim Wiederanlauf) ist nicht vergleichbar. Behandeln Sie das Schnecken-L/D-Verhältnis und die Motorleistung (kW) als zweitrangig. Die Definition des Ergebnisses verhindert Überraschungen nach der Inbetriebnahme.
Wenn ich die Unterwasserpelletierung einsetzen möchte, was sollte ich in meinem Angebot fordern?
Verlangen Sie ein abgestimmtes Systemangebot, nicht nur einen Preis für eine Unterwassergranulieranlage. Plastics Technology weist darauf hin, dass der Erfolg der Unterwassergranulierung von der korrekten Spezifikation von Extrudern, Pumpen, Filtern, Wassersystemen und Trocknern abhängt, die optimal zusammenarbeiten. Fragen Sie nach den Spezifikationen des Wassersystems und des Trockners, dem zu erwartenden Feinanteil im Granulat und wie die Granulatgröße bei Verschleiß von Schneidwerkzeugen und Düsen kontrolliert wird. Verlangen Sie außerdem Zielwerte für Schmelzdruck und Temperaturverlauf bei Ihrem Durchsatz. Kann der Lieferant nicht nachweisen, wie Filtration und Schmelzdruckstabilität die Granulieranlage unterstützen, werden Sie nach der Inbetriebnahme wahrscheinlich mit Problemen bei der Granulatqualität und einem hohen Feinanteil zu kämpfen haben. (Quelle: Kunststofftechnologie – Der Weg zur perfekten Granulatherstellung)
Referenzen
- ISO — Leitfaden für das Kunststoffrecycling (ISO 15270 – Überblick)
- ASTM — Prüfverfahren zur Bestimmung der Schmelzflussrate (ASTM D1238 Übersicht)
- Kunststofftechnologie – Warum sich das Mischen in Doppelschnecken- und Einschneckenpressen unterscheidet
- Kunststofftechnologie – Spezifikationsüberlegungen für Unterwasser-Granuliersysteme
- Leybold – Übersicht zur Extruder-Entgasung
- Energycle — Kunststoffgranuliermaschinen
- Energycle – Leitfaden für Pelletierverfahren
- Energycle — Kontakt
