Projekt 20176/01

Entwicklung eines Verfahrens zur Wiederverwertung von beschichtetem und unbeschichtetem Polyamid 6.6

Projektträger

Nilit Plastics Europe GmbH & Co. KG
Niedermatt 11
79694 Utzenfeld
Telefon: 07673/877-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der Herstellung von Airbags für die Automobilindustrie werden verstärkt Gewebe aus sortenreinem, silikonbeschichtetem Polyamid 6.6 eingesetzt. Bei diesem Herstellungsprozess fallen ca. 30% Verschnitt an. Europaweit fallen mehrere tausend Tonnen sortenreines, silikonbeschichtetes Polyamidgewebe pro Jahr mit deutlich steigender Tendenz an, die bislang als schlecht verrottende Abfälle deponiert wurden.
Das Ziel dieses Entwicklungsprojektes war die Planung und Realisierung einer kontinuierlich arbeitenden Versuchsanlage zur Entsilikonisierung von beschichtetem Polyamidgewebe. Es sollte ein Polyamid 6.6 Granulat-Recyclat produziert werden, welches nahezu die Eigenschaften von Neuware hat. Dazu sollte der Restsilikongehalt von anfänglich etwa 20% auf kleiner 1% reduziert werden. Die verbliebenen Silikonteilchen sollten während des Extrusionsprozesses zerkleinert und gut dispergiert werden, damit die Mate-rialeigenschaften von Polyamid-Spritzgussteilen durch diese Fremdstoffe nicht beeinträchtigt werden. Nach erfolgreichem Projektabschluss und Nachweis der Wirtschaftlichkeit war der Aufbau einer Produk-tionsanlage mit einer Kapazität von > 800kg/h beabsichtigt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Ablösung der Silikonschicht mit Natronlauge wurden im Reaktor umfangreiche Versuche zur Verfahrensoptimierung, besonders der Parameter Reaktionszeit und -temperatur, Laugen/Tensid-Konzentration, Scherenergie, Lauge-Gewebe-Verhältnis und Füllgrad der Anlage durchgeführt.
Dabei war zu beachten, dass die Bedingungen die Ablösung des Silikons herbeiführen, das Polyamid dabei aber nicht schädigen.
Es wurden entsprechende Komponenten gesucht und getestet um die verfahrenstechnischen Anforderungen bezüglich folgender Einzelschritte zu erfüllen:
- Zerkleinerung der Gewebestücke;
- Ablöseprozess im Reaktor;
- Abtrennung und gegebenenfalls Rückführung der Reaktionslösung;
- Auswaschen der Reaktionslösung aus dem PA Gewebe; Trocknung der Gewebestücke;
- Abtrennung der verbliebenen Silikonpartikel;
- Extrusionprozess zur Herstellung von PA 6.6 Granulat.
Die Entwicklung einer umfangreichen Steuer- und Regelungstechnik war notwendig.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde eine Versuchsanlage aus verschiedenen Komponenten zusammengestellt, welche in einem kontinuierlichen Prozess den Silikonanteil in beschichteten PA 6.6 Gewebeabfällen deutlich senken kann und somit eine klar verbesserte Rohstoffqualität erzeugt. Mit der Pilotanlage kann wie geplant eine Leistung von etwa 150kg/h kontinuierlich unter Produktionsbedingungen gefahren werden.
Die Schneckenkonfiguration des Extruders wurde für die spezielle Dispergieraufgabe optimiert. Ebenso wurde eine passende Additivierung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erfolgreich entwickelt. Somit wurde auch ein weiteres Ziel, die Verbesserung der Materialeigenschaften von ungetrenntem Rohstoff, erreicht.
Die Ablösung der Silikonbeschichtung konnte durch mechanischen Aufschluss im Reaktor auch mit verdünnter Natronlauge in vertretbarer Behandlungszeit erreicht werden, ohne dass das Polyamid angegriffen wird. Mit der vorhandenen Versuchsanlage war der angestrebte Silikonrestgehalt <1% nicht erreichbar. Der Grund dafür liegt vorwiegend in der noch nicht optimal arbeitenden Trennung von Polyamidgewebe und Silikonpartikeln. Mit dem installierten kostengünstigen Verfahren der Windsichtung können Restsilikonwerte von etwa 5% realisiert werden. Bei Vorversuchen mit anderen, technisch aufwendigeren Anlagen konnte eine deutlich bessere Trennung erzielt werden. Es war vorgesehen, diese Komponenten in einer Projektfortführung in der erweiterten Versuchsanlage im kontinuierlichen Prozess zu testen.
Die mit der eingesetzten Schubzentrifuge mögliche Spülung der Gewebestücke zur Entfernung von Restlauge ist unzureichend. Durch die Rückstände kommt es zu verstärkter Geruchsbildung während der späteren Verarbeitung. So erfolgten auch hier noch weitere Versuche zur Verbesserung des Waschverfahrens.
Die im Projektrahmen erzielten technischen Resultate waren insgesamt positiv. Aus technischer Sicht war eine Projektfortführung mit weiteren Optimierungen und anschließendem Bau einer Produktionsanlage vorgesehen. Dies erfolgt derzeit aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Erste Maßnahmen zur Verbreitung der Vorhabensergebnisse waren diverse Präsentationen bei Kunden aus der Automobilzuliefererindustrie sowie den Automobilherstellern wie VW, Daimler-Chrysler und BMW. Artikel in Fachzeitschriften und Präsentationen auf einschlägigen Fachveranstaltungen und Kongressen waren im Zuge einer Verfahrensweiterentwicklung geplant. Sie sind mit Abbruch der Projektfort-führung entfallen.


Fazit

Es ist gelungen eine Versuchsanlage aus verschiedenen Komponenten zusammenzustellen, welche in der Lage ist, in einem kontinuierlichen Prozess den Silikonanteil deutlich zu senken und somit eine klar verbesserte Rohstoffqualität zu erzeugen. Mit der Pilotanlage kann wie geplant eine Leistung von etwa 150kg/h kontinuierlich unter Produktionsbedingungen gefahren werden. Lösungswege für eine weitergehende Verfahrensverbesserung wurden aufgezeigt, um Silikonrestanteile unter 1% zu erreichen. Dies führt allerdings zu höheren Aufbereitungskosten als ursprünglich kalkuliert.
Eine Weiterentwicklung des Verfahrens erfolgt derzeit aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht.