Prozess-Know-how
Stranggranulierung vs. Wasserringgranulierung vs. Unterwassergranulierung
Drei Verfahren, um Schmelze in Granulat zu verwandeln, jeweils geeignet für unterschiedliche Ausstoßmengen, Materialien und Anforderungen an die Granulatform.
Stranggranulierung vs. Wasserringgranulierung vs. Unterwassergranulierung
Wichtige Erkenntnisse
- Bei der Stranggranulierung wird das Polymer als Strang gekühlt und erst nach dem Abkühlen geschnitten – einfach zu kontrollieren, geeignet für geringere Ausstoßmengen.
- Die Wasserringgranulierung schneidet direkt am Düsenkopf mit Wasserkühlung und eignet sich für die meisten recycelten Polymere.
- Die Unterwassergranulierung schneidet direkt am Düsenkopf unter Wasser und wird eingesetzt, wenn eine präzisere Kontrolle der Granulatform erforderlich ist.
- Die Wahl beeinflusst die Granulatform, den Ausstoßbereich sowie die Anordnung der nachgeschalteten Kühl- und Fördersysteme.
- Beim Schneiden am Düsenkopf im Wasser muss das Granulat schnell genug abkühlen, damit es nicht zusammenklebt – dies ist ebenso eine Materialfrage wie eine Maschinenfrage.
Die drei Verfahren
Alle drei nehmen geschmolzenes Polymer und verwandeln es in Granulat. Sie unterscheiden sich darin, wo das Polymer im Verhältnis zur Kühlung geschnitten wird, und dieser einzige Unterschied erklärt fast ihr gesamtes Verhalten.
Stranggranulierung
Das Polymer wird durch eine Düse zu Strängen extrudiert, die Stränge werden – meist in einem Wasserbad – gekühlt und anschließend von einem Stranggranulator in Granulat geschnitten.
Stärken:
- Der Strang ist vor dem Schneiden sichtbar, sodass Probleme mit der Schmelzequalität leicht zu erkennen sind.
- Es ist einfach, robust und wartungsfreundlich.
- An- und Abfahren sind unkompliziert; es gibt keinen Düsenkopf-Schnitt, der synchronisiert werden muss.
Einschränkungen:
- Der Ausstoß ist durch die Anzahl der Stränge begrenzt, die gekühlt und gehandhabt werden können.
- Stränge reißen, insbesondere bei Materialien mit geringer Schmelzestabilität, was die Linie zum Stillstand bringt.
- Es ist im Vergleich zum Düsenkopf-Schnitt arbeitsintensiv.
Die Stranggranulierung eignet sich gut für geringere Ausstoßmengen und Situationen, in denen eine visuelle Inspektion der Schmelze wertvoll ist.
Wasserringgranulierung
Der Düsenkopf wird mit Wasser besprüht oder umspült, während rotierende Messer das Polymer direkt an der Düse schneiden. Das Granulat wird in einen Wasserring geschleudert, gekühlt und abtransportiert.
Stärken:
- Schneidet am Düsenkopf, daher gibt es keine Stranghandhabung, bei der etwas reißen könnte.
- Verarbeitet eine breite Palette an recycelten Polymeren.
- Moderater Ausstoß bei akzeptabler Granulatform.
Einschränkungen:
- Die Granulatform hängt vom Zusammenspiel zwischen Schmelzetemperatur, Schnittgeschwindigkeit und Wasserkühlung ab –
sie muss feinjustiert werden, anstatt sie einfach nur einzuschalten.
- Das Granulat kann agglomerieren, wenn die Kühlung nicht schnell genug erfolgt.
Die Wasserringgranulierung ist die gängige Wahl für die meisten recycelten Polymere, bei denen ein gutes Standardgranulat erforderlich ist.
Unterwassergranulierung
Der Schnitt erfolgt am Düsenkopf, jedoch unter Wasser, wobei die Düse selbst untergetaucht ist. Das Granulat wird unmittelbar beim Schnitt abgeschreckt.
Stärken:
- Die gleichmäßigste Granulatform der drei Verfahren, da die Abschreckung sofort und gleichmäßig erfolgt.
- Geeignet für Materialien und Ausstoßraten, bei denen die Formkontrolle entscheidend ist.
- Sehr kurzer Abstand zwischen Schneiden und Kühlen, was das Zusammenkleben reduziert.
Einschränkungen:
- Komplexer, mit engeren Toleranzen und anspruchsvollerer Wartung.
- Erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Wassertemperatur und des Durchflusses.
- Höhere Kapitalkosten.
Es wird dort gewählt, wo das Endprodukt tatsächlich eine präzise Pelletgeometrie erfordert – nicht als allgemeines Upgrade.
Wie man wählt
| Überlegung | Spricht für |
|---|---|
| Geringerer Ausstoß, visuelle Schmelzekontrolle sinnvoll | Strang |
| Allgemeines recyceltes Polymer, moderater Ausstoß | Wasserring |
| Anforderung an präzise Pelletform | Unterwasser |
| Material mit geringer Schmelzestabilität, das Stränge bricht | Düsenkopf-Granulierung (Wasserring oder Unterwasser) |
| Einfachste Wartung und Inbetriebnahme | Strang |
| Höchste Pelletgleichmäßigkeit | Unterwasser |
Was folgt nachgelagert
Das Granulierverfahren bestimmt, was darauf folgt. Wasserring- und Unterwassersysteme transportieren die Pellets im Wasser, daher folgt eine Entwässerungs- und Trocknungsstufe. Strangsysteme erzeugen Pellets, die bereits kühl und weitgehend trocken sind, daher ist die nachgelagerte Anordnung einfacher.
In jedem Fall sind Pelletkühlung, Förderung und Lagerung Teil des Systems und keine separaten Anschaffungen, da Pellets, die beim Erreichen eines Silos noch warm sind, dieses blockieren würden.
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ÜBER DEN AUTOR
Kunststoffrecycling-Prozess & Systemtechnik
Das Retech Engineering-Team arbeitet in den Bereichen Materialanalyse, Prozessdesign, Konfiguration von Recyclinganlagen, Werkstests und Projektinbetriebnahme.
Fragen
Strang- vs. Wasserring- vs. Unterwassergranulierung – FAQ
Welches Granulierverfahren ist für mein Material geeignet?
Dies hängt hauptsächlich von der Schüttdichte und dem Verschmutzungsgrad ab. Folien und Fasern mit geringer Schüttdichte müssen vor der Extrusion in der Regel verdichtet werden, während Flakes und Mahlgut oft direkt zugeführt werden können. Das Schneidverfahren wird dann entsprechend der für das Endprodukt erforderlichen Granulatform gewählt.
Was ist der Unterschied zwischen Wasserring- und Unterwassergranulierung?
Beide Verfahren schneiden direkt an der Düsenplatte. Bei der Wasserringgranulierung werden die geschnittenen Granulatkörner in einen Wasserring geschleudert und während des Flugs gekühlt; bei der Unterwassergranulierung ist die Düsenplatte selbst unter Wasser, sodass das Granulat unmittelbar beim Schnitt abgeschreckt wird. Die Unterwassergranulierung ermöglicht eine präzisere Formkontrolle bei höherer Komplexität.
Warum stoppt die Stranggranulierung, wenn ein Strang reißt?
Die Stränge müssen von der Düse bis zum Schneider intakt bleiben. Material mit geringer Schmelzfestigkeit oder Verunreinigungen, die den Strang beeinträchtigen, führt zu Strangbrüchen und unterbricht den Produktionsprozess. Dies ist ein Grund, warum die Heißabschlag-Granulierung bei schwierigen Recyclingströmen bevorzugt wird.
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