Stranggranulierung vs. Wasserringgranulierung vs. Unterwassergranulierung: Welches Schneidverfahren passt zu Ihrer Anlage?

Wenn das geschmolzene Polymer den Düsenkopf erreicht, hat eine Recycling- oder Compoundieranlage bereits die meiste Schwerstarbeit geleistet – Waschen, Trocknen, Schmelzen, Entgasen und Filtern. Der Granulator ist der letzte Schritt, aber auch derjenige, bei dem die falsche Wahl Sie über Jahre hinweg unbemerkt Geld kostet. Pelletform, Größenkonsistenz, Durchsatzgrenzen und Stillstandzeiten für die Reinigung lassen sich alle auf diese eine Entscheidung zurückführen. Bei Retech Machine, haben wir Granulierlinien für alles konfiguriert, von der Regranulierung von Post-Consumer-PE-Folie bis hin zur Compoundierung von technischen Kunststoffen. Das Granulierverfahren ist fast immer das Erste, was wir mit dem Kunden festlegen – noch vor allem anderen.

Drei gängige Schneidverfahren dominieren die Thermoplastindustrie: Strang-, Wasserring- und Unterwassergranulierung. Sie sind nicht austauschbar. Jedes Verfahren eignet sich für eine andere Kombination aus Material, Durchsatz und Anforderungen an die Pelletqualität. Wer das ignoriert, endet oft mit unförmigen Klumpen statt Granulat oder mit einer Maschine, die alle vier Stunden gereinigt werden muss.

Wie die einzelnen Verfahren funktionieren

Bevor wir sie vergleichen, ist es hilfreich, genau zu definieren, was bei jedem Verfahren passiert. Die Unterschiede klingen auf dem Papier gering; in der Produktion sind sie es nicht.

Stranggranulierung ist das älteste und einfachste der drei Verfahren. Geschmolzenes Polymer tritt aus einer horizontalen Düse als Reihe kontinuierlicher Stränge aus, fällt in ein langes Wasserbad zur Kühlung und wird dann in einen Granulator gezogen, wo zwei Einzugswalzen die Stränge an einem rotierenden Messer vorbeiführen, das sie in zylindrische oder ovale Pellets schneidet. Kühlung und Schnitt erfolgen an zwei getrennten Stellen, mehrere Meter voneinander entfernt.

Wasserringgranulierung verlegt den Schnitt an die Düsenplatte. Geschmolzenes Polymer tritt aus einer vertikalen Düse aus, wird unmittelbar beim Austritt von rotierenden Messern geschnitten, und die frisch geschnittenen Pellets werden nach außen in einen rotierenden Wasserring geschleudert, der sie kühlt und zu einer Entwässerungseinheit befördert. Der Schnitt erfolgt in der Luft an der Düsenplatte; die Kühlung erfolgt einen Bruchteil einer Sekunde später im Wasserring.

Unterwassergranulierung taucht den gesamten Schneidvorgang unter Wasser. Die Düsenplatte befindet sich in einer wassergefüllten Kammer, und die rotierenden Messer schneiden das Polymer in dem Moment, in dem es die Düse verlässt – unter Wasser. Das Wasser kühlt gleichzeitig die Schnittfläche, kühlt das Pellet ab und befördert es zu einer Entwässerungs- und Trocknungseinheit. Alles geschieht an einem Ort, im Wasser, zur gleichen Zeit.

Stranggranulierung – Einfach, zuverlässig, kostengünstig

Wäre die Stranggranulierung ein schlechteres Verfahren, wäre sie nicht immer noch der Standard bei so vielen Compoundieranlagen. Ihre Stärken sind real: Die Ausrüstung ist mechanisch einfach, die Düse ist leicht zu reinigen, der Schneidvorgang ist schonend, und die Pellets – zylindrisch oder oval, sauber geschnitten an den Enden – eignen sich hervorragend für die Weiterverarbeitung oder den Direktverkauf.

Stranglinien funktionieren am besten bei Polymeren, die stabile, kontinuierliche Stränge bilden und im Wasserbad nicht aneinander haften. Dies deckt die meisten PE- und PP-Typen, Standard-PS, ABS, SAN, PMMA, die meisten technischen Kunststoffe und Masterbatch-Träger ab. Die Durchsätze reichen typischerweise von einigen hundert Kilogramm pro Stunde bei kleinen Labor- oder Recyclinganlagen bis zu mehreren Tonnen pro Stunde bei großen Compoundieranlagen.

Die Stranggranulierung stößt bei weichen, klebrigen oder sehr schmelzestabilen Polymeren an ihre Grenzen. Schmelzklebstoffe, einige TPEs, weiches PVC und hochgefüllte oder klebrige Compounds neigen dazu, Stränge im Bad zu brechen oder miteinander zu verschweißen – die Anlage verbringt mehr Zeit mit dem Neustart als mit der Produktion. Die Stranggranulierung benötigt zudem viel Platz: Das Wasserbad muss lang genug für eine vollständige Kühlung sein, was bei einer Hochleistungsanlage fünf bis zehn Meter Stellfläche allein für das Bad bedeuten kann.

Für die meisten Anwendungen mit starren und halbstarren Kunststoffen ist die Stranggranulierung nach wie vor die richtige Wahl. Die Investitionskosten sind niedriger, die Wartung ist einfacher und die Anforderungen an das Bedienpersonal sind minimal. Es ist das Standardverfahren, sofern das Material oder der Durchsatz keine andere Wahl erzwingen.

Wasserringgranulierung – Der Mittelweg für weiche und klebrige Polymere

Die Wasserringgranulierung wurde entwickelt, um die Probleme zu lösen, bei denen die Stranggranulierung versagt. Da der Schnitt direkt an der Düsenplatte und nicht nach einem langen Wasserbad erfolgt, wird ein Strangbruch vollständig eliminiert. Die Pellets sind linsen- oder scheibenförmig, gleichmäßig groß, und der Platzbedarf der Anlage ist deutlich geringer, da kein Wasserbad erforderlich ist.

Dieses Verfahren glänzt bei Polymeren mit geringer Schmelzestabilität und leicht klebrigen Eigenschaften, die keine stabilen Stränge bilden – weiches PE und PP, EVA, thermoplastische Elastomere, einige Klebstoffverbindungen und recycelte Folien, bei denen die Schmelzestabilität von Charge zu Charge variiert. Es ist auch die Standardwahl bei vielen PE/PP-Folienrecyclinganlagen, bei denen das Ausgangsmaterial unregelmäßig ist und das Personal nicht ständig die Strangintegrität überwachen kann.

Der Kompromiss liegt beim Durchsatz und der Pelletform. Wasserringgranulatoren sind meist auf den unteren bis mittleren Durchsatzbereich begrenzt – etwa 200 bis 2.000 kg/h bei den meisten kommerziellen Einheiten – und die scheibenförmigen Pellets haben zwar eine gute Qualität für die Weiterverarbeitung, besitzen aber nicht das Premium-Aussehen von runden Unterwasserpellets. Das ist wichtig, wenn Sie Pellets in einen Markt verkaufen, in dem das Aussehen Teil der Spezifikation ist.

Das Düsendesign ist kritischer als bei einer Stranglinie. Die Düsenbohrungen sind kleiner und die Messergeometrie muss präzise sein, da der Schnitt heiß und in der Luft erfolgt; jede Verschmierung zeigt sich als „Fahnen“ oder Verformung am Pellet. Die Messer verschleißen schneller als bei Stranggranulatoren, und die Düsenwartung wird zu einer regelmäßig geplanten Aufgabe statt zu einer gelegentlichen.

Unterwassergranulierung – Hoher Durchsatz und Premium-Pelletqualität

Die Unterwassergranulierung ist das anspruchsvollste der drei Verfahren, aber auch das leistungsfähigste. Da der Schnitt unter Wasser erfolgt, wird die Pelletoberfläche sofort abgeschreckt, was das perfekt runde, gleichmäßige und glänzende Aussehen verleiht, das Käufer von Neuware und hochwertigem Recyclinggranulat erwarten. Der Durchsatz kann von einigen hundert Kilogramm pro Stunde bei Laboreinheiten bis zu 10 Tonnen pro Stunde oder mehr bei großen Produktionslinien skaliert werden, ohne dass nach oben hin echte Grenzen bestehen, abgesehen von der Düsengröße und der Kapazität des Wassersystems.

Fast jeder Thermoplast kann unter Wasser granuliert werden – PE, PP, PET, PS, PA, PC, PMMA, TPU, Masterbatch, gefüllte Compounds und weiche TPEs, die sowohl Strang- als auch Wasserringsysteme überfordern. Das Wasser an der Düsenplatte verhindert das Verschmieren, die Bildung von „Fahnen“ und das Verkleben, die bei den anderen beiden Verfahren bei schwierigen Materialien auftreten. Für klebrige, weiche, hochdurchsatzstarke oder optisch anspruchsvolle Produkte gibt es keinen wirklichen Ersatz.

Die Kosten liegen in der Investition, der Komplexität und der Prozesssensibilität. Unterwassersysteme erfordern einen konditionierten Wasserkreislauf mit Temperaturregelung, einen Zentrifugaltrockner und ein anspruchsvolleres Steuerungssystem. Die Inbetriebnahme ist aufwendiger – die Düse muss auf Temperatur gebracht werden, während das Wasser bereits fließt, und die Startsequenz muss korrekt ausgeführt werden, da die Düse sonst einfriert. Die Wartung ist spezialisierter, und eine einzige verstopfte Düsenbohrung in der Produktion kann einen kompletten Stopp und eine Reinigung bedeuten.

Für Recyclinganlagen mit hohem Durchsatz – insbesondere PET-Flaschen- und PE-Folienlinien – sowie für Compoundierer, die in Märkte liefern, die eine konsistente Pelletgeometrie verlangen, ist die Unterwassergranulierung trotz der höheren Investitionskosten die richtige Wahl. Für alle anderen ist sie überdimensioniert.

Anpassung des Verfahrens an Ihr Material und Ihre Anlage

Die Logik der Auswahl ist selten so kompliziert, wie Käufer annehmen. Drei Fragen klären es meistens: Bildet das Material einen stabilen Strang, welchen Durchsatz benötigen Sie und spielt das Aussehen der Pellets für Ihren Käufer eine Rolle?.

Materialtyp	Durchsatz	Erforderliche Pelletqualität	Empfohlenes Verfahren
PE / PP / PS / ABS Mahlgut (starr)	Mittel bis hoch	Standard	Strang
PE / PP-Folie, weiche oder klebrige Polymere	Niedrig bis mittel	Standard	Wasserring
PET, PA, PC, TPU, Masterbatch	Mittel bis hoch	Hoch (rund, gleichmäßig)	Unterwasser
Weiche TPE, Klebstoffe, klebrige Compounds	Niedrig bis mittel	Standard	Wasserring- oder Unterwassergranulierung
Hochwertiges, neuwareähnliches Recyclinggranulat mit hohem Durchsatz	Hoch	Premium	Unterwasser

Wenn Ihr Material einen stabilen Strang bildet, benötigen Sie keine Unterwassergranulierung – sparen Sie sich die Investitionskosten. Wenn dies nicht der Fall ist und der Durchsatz moderat bleibt, ist die Wasserringgranulierung meist die richtige Wahl. Bei hohem Durchsatz oder wenn das Aussehen des Granulats ein Verkaufsargument ist, ist die Unterwassergranulierung die einzige der drei Methoden, die zum Ziel führt.

Ein Punkt, der oft übersehen wird: Die Granuliermethode ist nicht unabhängig von der vorgeschalteten Anlage. Stranggranulieranlagen tolerieren einen größeren Bereich an Schmelzetemperaturen und Filterdrücken; Unterwasseranlagen reagieren empfindlich auf beides. Wenn der Extruderausstoß schwankt – was bei Recyclinganlagen, insbesondere bei gewaschener Folie, häufig vorkommt –, können Strang- oder Wasserringgranulierer diese Schwankungen besser ausgleichen als Unterwassergranulierer. Wir haben Kunden erlebt, die Unterwassergranulierungen für Anlagen spezifiziert haben, bei denen die vorgeschaltete Zuführung so unregelmäßig war, dass die Düse in jeder Schicht einfror. Das Problem war nicht der Granulierer, sondern die Anlagenkonfiguration. Wählen Sie den Granulierer, der zur Anlage passt, nicht den, der auf dem Datenblatt am beeindruckendsten aussieht.

Der Granulierer ist der letzte Schritt, aber er entscheidet darüber, ob sich Ihr Granulat verkaufen lässt. Wählen Sie das System zuerst nach dem Material, dann nach dem Durchsatz und erst zuletzt nach der Broschüre aus.