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PET (Polyethylenterephthalat) ist ein weit verbreiteter thermoplastischer Kunststoff für verschiedene Anwendungen, beispielsweise für Verpackungen, Textilien und im Maschinenbau. PET verfügt über hervorragende mechanische, thermische und optische Eigenschaften und kann recycelt und für neue Produkte wiederverwendet werden. Allerdings ist PET auch ein hygroskopisches Material, d. h. es nimmt Feuchtigkeit aus der Umgebung auf, was seine Qualität und Leistung beeinträchtigen kann. Feuchtigkeit in PET kann Hydrolyse verursachen, eine chemische Reaktion, die die Polymerketten aufbricht und die Strukturviskosität (IV) des Materials verringert. Die IV ist ein Maß für das Molekulargewicht und den Polymerisationsgrad von PET und ein wichtiger Indikator für die Festigkeit, Steifigkeit und Verarbeitbarkeit des Materials. Deshalb ist es wichtig, PET vor der Extrusion zu trocknen und zu kristallisieren, um die Feuchtigkeit zu entfernen und den Verlust der IV zu verhindern.

Infrarot-Kristalltrockner PET-Granulierungist eine neuartige und innovative Technologie, die Infrarotlicht (IR) nutzt, um PET-Flakes in einem Schritt zu trocknen und zu kristallisieren, bevor sie zur Weiterverarbeitung dem Extruder zugeführt werden. IR-Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 0,7 und 1000 Mikrometern. Es kann von PET- und Wassermolekülen absorbiert werden, wodurch diese vibrieren und Wärme erzeugen. IR-Licht dringt in die PET-Flakes ein und erwärmt sie von innen. Dies führt zu einer schnelleren und effizienteren Trocknung und Kristallisation als bei herkömmlichen Methoden wie Heißluft- oder Vakuumtrocknung.

Die PET-Granulierung mit einem Infrarot-Kristalltrockner bietet gegenüber herkömmlichen Trocknungs- und Kristallisationsverfahren mehrere Vorteile, wie zum Beispiel:

• Reduzierte Trocknungs- und Kristallisationszeit: Das IR-Licht kann PET-Flakes in 20 Minuten trocknen und kristallisieren, während herkömmliche Methoden mehrere Stunden benötigen.

• Reduzierter Energieverbrauch: Das IR-Licht kann PET-Flakes mit einem Energieverbrauch von 0,08 kWh/kg trocknen und kristallisieren, im Vergleich zu 0,2 bis 0,4 kWh/kg, die bei herkömmlichen Methoden erforderlich sind.

• Reduzierter Feuchtigkeitsgehalt: Das IR-Licht kann PET-Flocken auf einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 50 ppm trocknen und kristallisieren, im Vergleich zu 100 bis 200 ppm, die mit herkömmlichen Methoden erreicht werden.

• Reduzierter IV-Verlust: Das IR-Licht kann PET-Flocken mit einem minimalen IV-Verlust von 0,05 trocknen und kristallisieren, im Vergleich zu einem IV-Verlust von 0,1 bis 0,2 bei herkömmlichen Methoden.

• Erhöhte Schüttdichte: Das IR-Licht kann die Schüttdichte von PET-Flakes im Vergleich zur ursprünglichen Dichte um 10 bis 20 % erhöhen, was die Förderleistung und den Ausstoß des Extruders verbessert.

• Verbesserte Produktqualität: Das IR-Licht kann PET-Flocken trocknen und kristallisieren, ohne dass es zu Vergilbung, Zersetzung oder Verunreinigung kommt, was das Aussehen und die Eigenschaften der Endprodukte verbessert.

Mit diesen Vorteilen kann die PET-Granulierung mit einem Infrarot-Kristalltrockner die Effizienz und Qualität der PET-Extrusion verbessern und die Anforderungen für Anwendungen in Lebensmittelqualität erfüllen.

Der Prozess der PET-Granulierung mit einem Infrarot-Kristalltrockner kann in drei Hauptschritte unterteilt werden: Zuführen, Trocknen und Kristallisieren sowie Extrudieren.

Fütterung

Der erste Schritt der PET-Granulierung mit einem Infrarot-Kristalltrockner ist die Zuführung. Dabei werden die PET-Flakes, die neu oder recycelt sein können, über eine Schneckenfördereinrichtung oder einen Trichter in den IR-Trockner eingebracht. Die PET-Flakes können je nach Herkunft und Lagerbedingungen einen anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 10.000 bis 13.000 ppm aufweisen. Zuführrate und -genauigkeit sind wichtige Faktoren, die die Trocknungs- und Kristallisationsleistung sowie die Produktqualität beeinflussen.

Trocknen und Kristallisieren

Der zweite Schritt der PET-Granulierung mit einem Infrarot-Kristalltrockner ist das Trocknen und Kristallisieren. In diesem Schritt werden die PET-Flakes in einer rotierenden Trommel, die innen einen Spiralkanal und Paddel aufweist, IR-Licht ausgesetzt. Das IR-Licht wird von einer stationären Bank von IR-Emittern ausgestrahlt, die sich in der Mitte der Trommel befinden. Das IR-Licht hat eine Wellenlänge von 1 bis 2 Mikrometern, die auf das Absorptionsspektrum von PET und Wasser abgestimmt ist, und kann bis zu 5 mm in die PET-Flakes eindringen. Das IR-Licht erhitzt die PET-Flakes von innen, wodurch die Wassermoleküle verdampfen und die PET-Moleküle vibrieren und sich zu einer kristallinen Struktur neu anordnen. Der Wasserdampf wird durch einen Umgebungsluftstrom entfernt, der durch die Trommel strömt und die Feuchtigkeit abtransportiert. Der Spiralkanal und die Paddel transportieren die PET-Flakes entlang der Trommelachse und gewährleisten so eine gleichmäßige und homogene Bestrahlung mit IR-Licht. Der Trocknungs- und Kristallisationsprozess dauert etwa 20 Minuten und führt zu einem endgültigen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 50 ppm und einem minimalen IV-Verlust von 0,05. Der Trocknungs- und Kristallisationsprozess erhöht zudem die Schüttdichte der PET-Flocken um 10 bis 20 % und verhindert Vergilbung und Zersetzung des Materials.

Extrudieren

Der dritte und letzte Schritt der PET-Granulierung mittels Infrarot-Kristalltrockner ist das Extrudieren. Dabei werden die getrockneten und kristallisierten PET-Flakes dem Extruder zugeführt, der das Material schmilzt, homogenisiert und zu den gewünschten Produkten wie Pellets, Fasern, Folien oder Flaschen formt. Je nach Produktspezifikationen und verwendeten Additiven kann der Extruder ein Ein- oder Doppelschneckenextruder sein. Der Extruder kann zudem mit einer Vakuumentlüftung ausgestattet sein, die Restfeuchtigkeit oder flüchtige Bestandteile aus der Schmelze entfernt. Der Extrusionsprozess wird durch Schneckendrehzahl, Schneckenkonfiguration, Zylindertemperatur, Düsengeometrie und Schmelzrheologie beeinflusst. Der Extrusionsprozess muss optimiert werden, um eine gleichmäßige und stabile Extrusion ohne Defekte wie Schmelzbruch, Düsenquellung oder Dimensionsinstabilität zu erreichen. Dem Extrusionsprozess kann je nach Produkttyp und nachgeschalteter Anlage ein Nachbehandlungsprozess wie Kühlen, Schneiden oder Sammeln folgen.

Abschluss

Die Infrarot-Kristalltrockner-PET-Granulierung ist eine neuartige und innovative Technologie, die IR-Licht nutzt, um PET-Flakes in einem Schritt zu trocknen und zu kristallisieren, bevor sie zur Weiterverarbeitung dem Extruder zugeführt werden. Diese Technologie kann die Effizienz und Qualität der PET-Extrusion verbessern, indem sie die Trocknungs- und Kristallisationszeit, den Energieverbrauch, den Feuchtigkeitsgehalt und den IV-Verlust reduziert sowie die Schüttdichte und die Produktqualität erhöht. Diese Technologie erfüllt auch die Anforderungen für Lebensmittelanwendungen, indem sie die IV erhält und Vergilbung und Zersetzung von PET verhindert. Diese Technologie trägt zur Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft von PET bei, indem sie das Recycling und die Wiederverwendung von PET für neue Produkte ermöglicht.

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