In-Line Qualitätskontrolle für Kunststoffrezyklat
SKZ und ColVisTec AG schließen ein Projekt zur Inline-Quantifizierung von Fremdpolymer im Kunststoffrecycling ab.
Das Forschungsprojekt RecyQuant ermöglicht die Überwachung und Einhaltung tolerierbarer Anteile von Fremdmaterialien im Rezyklat direkt im Prozess. Das gemeinsame Projekt der Firma ColVisTec AG und des Kunststoff-Zentrums SKZ konnte erfolgreich die Detektion von Fremdpolymeren und die direkte Nachsteuerung der Dosierwaagen umsetzen. Basis hierfür war die Modellierung der photometrischen Daten der Kunststoffschmelze. Eine große Herausforderung bei der Verwendung von Rezyklaten im Extruderprozess sind die Schwankungen in der Qualität. Neben generellen Verunreinigungen sind, insbesondere in Post-Consumer-Rezyklaten, Fremdpolymere enthalten. Zu hohe Anteile von Fremdpolymeren im Basispolymer führen jedoch zu einer minderwertigen Produktqualität.
Automatisierte Korrektur
In einem gemeinsamen Projekt haben sich das Kunststoff-Zentrum SKZ und die ColVisTec AG 2022 der Herausforderung gestellt, den Fremdpolymeranteil im laufenden Prozess zu messen und automatisiert zu korrigieren. Im Falle eines Verlassens festgelegter Toleranzbereiche sollte somit durch Kopplung mit der Anlagentechnik des Extruders eine automatische Anpassung der Prozessabläufe erfolgen. Ziel des zweijährigen Forschungsvorhabens war die Realisierung einer neuen Anwendung der CVT-Technologie, die in Kombination von Hard- und Software als System vermarktet werden soll.
Konzept an Demonstrator nachgewiesen
Das Forscherteam zeigte sich nach Abschluss aller Untersuchungen mit den Ergebnissen sehr zufrieden. Die wesentlichen Ziele wurden erreicht, und das Konzept konnte an einem Demonstrator nachgewiesen werden. Zunächst konnte im Projekt ein chemometrisches Modell zur Vorhersage des Fremdpolymeranteils (Polyethylen-Anteil zwischen 0 und 10 Gew.-%) im Basispolymer (Polypropylen) für Neuware und Recyclingmaterial erstellt werden. Dabei ließ sich ein reduzierter Wellenlängenbereich im Nahinfrarot für eine hohe Vorhersagegenauigkeit ermitteln. Am Demonstrator konnte die Eignung des photometrischen Ansatzes mittels Spektrometer und Modellierung gezeigt werden. Zudem wurden sowohl eine kosteneffektive Breitbandsonde für den UV-VIS-NIR-Spektralbereich sowie ein flexibles Software-Paket zur Regelung entwickelt. Letzteres ermöglicht die Steuerung der Dosierwaage bei Überschreitung des Schwellenwerts der Fremdpolymermenge.
Wertvoller Beitrag zur Kreislaufwirtschaft
„Entscheidend ist, dass die Durchführung von Versuchen mittels Demonstrators an realistisch eingefärbtem Recyclingmaterial den Nachweis der hinreichenden Empfindlichkeit des Messsystems auch für schwach reflektierendes Material erbringen konnte“, erklärt Cosima Güttler, Scientist Spektroskopie am SKZ. Die entwickelte Lösung ermöglicht eine deutlich verbesserte Qualitätskontrolle bei Rezyklateinsatz und leistet somit einen wertvollen Beitrag sowohl zur Produktqualität als auch zur Kreislaufwirtschaft.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 09/2024, Seite 35, Foto: Kilian Dietl, SKZ)
