Nachhaltige PET-Preforms

Neue Lösung für PET-Bottle-Flakes Produktion

Für Hersteller von Getränke- und Lebensmittelverpackungen stehen Nachhaltigkeit, Qualität und Verbraucherschutz hoch im Kurs. Die Hansa-Heemann AG gehört, als einer der deutschen Branchenriesen im Segment Mineralwasser und Softdrinks, zu den ökologischen Vorreitern in Sachen Verfahrenstechnik und Herstellprozess. So werden Flaschen aus PET-Preforms mit einem Recycling-Material-Anteil von mindestens 25 % auf Basis des RAL-Gütezeichens und des IFS-Standards hergestellt. Bereits 2011 war das Unternehmen verfahrenstechnisch in der Lage, PET-Flaschen mit einem Mahlgut-Anteil von bis zu 50 % herzustellen. Heute sind, für ausgewählte Produkte, bereits Recycling-Material-Anteile von 80 % oder gar 100 % bei Hansa-Heemann möglich.

Recycling bei Rohstoffknappheit
Die Preforms werden an zwei Standorten, Bruchsal und Kloster Lehnin, für die weiteren Werke der Gruppe hergestellt. Der Materialdurchsatz ist gewaltig: Bei den Preform-Spritzgießanlagen beträgt er zwischen 830 und 1.300 kg / h je nach Anlage. Die verfahrenstechnischen Herausforderungen liegen aber vor allem in der Aufbereitung des Recycling-Materials für den Spritzgießprozess, den sog. Bottle Flakes. Diese müssen einerseits lebensmitteltauglich sein und andererseits kostengünstig im Einkauf und bei der Aufbereitung. Seit vielen Jahren setzte Hansa-Heemann auf eine Beschaffung aus der Kreislaufwirtschaft mit Partnern im Lebensmitteleinzelhandel, um möglichst sortenreines Rezyklat einsetzen zu können. Durch hohe Nachfrage stößt diese Strategie allerdings immer mehr an Grenzen. Hochwertiges Recycling-Material ist heute ein begehrter und knapper Rohstoff und nicht zum Nulltarif zu haben.

Neue Herausforderungen
Als jüngste Herausforderung sah sich Hansa-Heemann mit dem Phänomen zunehmend dünnwandiger PET-Flaschen konfrontiert. Wenn PET-Flaschen dünnwandiger werden, so ist dies in der Nutzungsphase der Flaschen wirtschaftlicher, erschwert aber den Recycling-Kreislauf durch veränderte Eigenschaften in der Schüttgutmechanik der zugehörigen Bottle-Flakes. Dies bedeutet konkret, die Materialaufbereitung im Vorfeld des Spritzgießprozesses wird erheblich anspruchsvoller. Hansa-Heemann entschied sich daher gemeinsam mit motan-colortronic ein Entwicklungsprojekt für eine Pilotanlage zu starten. Das entstandene Anlagenkonzept wurde vor Ort im Werk Kloster Lehnin für eine Verarbeitungsmaschine umgesetzt und getestet. Die gewünschte Prozessfähigkeit der Anlage zeichnet sich zwischenzeitlich ab und überzeugt die Akteure.

Vorausgegangen war dem Entwicklungsprojekt eine langjährige Zusammenarbeit der beiden Firmen auf dem Gebiet der Materialaufbereitung. Erste Kontakte bestanden bereits seit der K 2007.
So war es folgerichtig, gemeinsam auch das Projekt für die Bottle-Flakes einzuleiten. „Mit den bisherigen Anlagen von motan-colortronic hatten wir sehr gute Erfahrungen gemacht. Für die heutigen Bottle-Flakes war uns allerdings sofort klar, dass wir zusammen mit motan-colortronic neue Wege beschreiten müssen“, sagt Ralph Möller, Leiter der Preform-Fertigung bei Hansa-Heemann.

Fakten klar ins Auge sehen
Seit 2017 sah Ralph Möller, dass die aktuellen Bottle-Flakes zunehmend für fehlerhafte Preforms sorgten. Eine Analyse der Anlagentechnik ergab keine Fehler, daher konzentrierte man sich auf das Material. Ralph Möller und sein Team fanden sehr schnell heraus, dass die Bottle-Flakes aus sogenannten „Leichtgewichtsflaschen“ wesentlich leichter waren als in den Jahren zuvor. In Schüttung waren sie entsprechend kompakter, so dass sowohl die Fließeigenschaften bei Lagerung und Förderung als auch die Durchströmung im Trockentrichter für die vorhandene Anlagentechnik unzureichend waren. Neue Konzepte in der Materialaufbereitung, insbesondere für Trocknung und Förderung, waren also unausweichlich.

Einschätzung der Grundstrategie
Hansa-Heemann erzielte in der Vergangenheit große Erfolge mit Bottle-Flakes, die einen immer höheren Recycling-Material-Anteil in den Preforms ermöglichten, bei gleichzeitiger Wahrung der notwendigen Eigenschaften für den Blas- und Abfüllprozess sowie der Barriere-Eigenschaften am fertigen Produkt. Dies passt einerseits zur Unternehmensstrategie des Unternehmens und gewährleistet andererseits auch den wirtschaftlichen Erfolg.

„Diese Grundstrategie war nicht das Problem, sondern sollte auch weiterhin ein Teil der Lösung sein“, stellt Ralph Möller fest. Das Entwicklungsprojekt mit motan-colortronic hatte somit eine einfache, klare Zielsetzung: Welche Strategie ermöglicht es, die leichteren Bottle-Flakes, prozesssicher zu PET-Preforms mit mindestens 25 % Flakes-Anteil zu verarbeiten?

Neue Wege beschreiten
Voruntersuchungen bei motan-colortronic ergaben, dass die eingesetzten Bottle-Flakes einen ausreichend hohen Kristallisationsgrad aufweisen, so dass generell auf eine Kristallisierung verzichtet werden kann. Schlüsselfaktor war somit die veränderte Schüttgutmechanik und damit einhergehend veränderte Lager- und Fließeigenschaften.

Die Applikationsabteilung von motan-colortronic konzipierte daher eine neue Konstruktion für den inneren Aufbau des Trockentrichters, bei der die Luftzuführung durch eine modifizierte Geometrie auf das Material hin optimiert wurde. Dazu wurden in Isny Testversuche durchgeführt, die auf Anhieb erfolgreich verliefen. Ergebnis ist eine verbesserte Luftströmung durch die leichten Flakes, die die Trockenleistung deutlich steigert und sich zudem materialschonend auswirkt. Die Bottle-Flakes sind nun deutlich homogener getrocknet. Die spezielle Geometrie des Trockentrichters verhindert zudem eine mögliche Brückenbildung des Materials.

Gesamtanlage überarbeiten
Nachdem eine Lösung für den Trocknungsprozess erfolgreich gefunden war, wurde durch die Experten von motan-colortronic das vorhandene Gesamtanlagenkonzept überarbeitet und auf das neue Recycling-Material angepasst. Die im Werk Kloster Lehnin vorhandene Lagerlogistik wird um Aufgabestationen für die in Big-Bags angelieferten Bottle-Flakes ergänzt. Die Materialaufgabe zur pneumatischen Förderung erfolgt auf das Material abgestimmten Behältern und Absaugkästen. Da im Werk ein Permanent-Zentralvakuumsystem von motan-colortronic mit ausreichender Leistung installiert ist, kann die Materialverteilung über einen Kupplungsbahnhof geführt werden, so dass zu einem späteren Zeitpunkt auch andere Anlagen in die Materialaufgabe mit eingebunden werden können.

Rohrleitungssystem und Fördergerät auf dem Trockentrichter sind ebenso für die materialspezifischen Eigenschaften der Bottle-Flakes ausgelegt. Hier kam das neue METRO G für große Materialdurchsätze und Flakes zum Einsatz, das mit einer extra großen Auswurfklappe versehen wurden. Da die Geometrie im Trockentrichter einen gleichmäßigen Ausfluss des Materials gewährleistet und einer Brückenbildung entgegenwirkt, kann auf eine mechanische Unterstützung bei der Materialentnahme verzichtet werden. Der Behälter ist in eine Bühne oberhalb der Verarbeitungsmaschine eingebaut und über einen Fallschlauch mit dieser verbunden. Direkt über dem Materialeinzug der Verarbeitungsmaschine befindet sich ein volumetrisches Dosier- und Mischgerät in dem – wie bei den bisherigen Anlagen auch – die Materialströme von Neuware und Recycling-Material zusammengeführt werden.

Erfolgreiche Tests
Erste Tests vor Ort mit der beschriebenen Pilotanlage verliefen positiv. Für die Zukunft ist geplant, Zug um Zug, alle Anlagen auf das neue Konzept umzustellen. „Das könnte für uns neue Impulse und Maßstäbe für Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Intensivierung der Kreislaufwirtschaft ergeben, um unsere Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten“, hofft Ralph Möller.

 

Hintergrundinfo: RAL-Gütezeichen für PET-Recycling in Getränkeverpackungen

Nachhaltige Produkte und Produktionsmethoden gehören seit vielen Jahren zur Philosophie von Hansa-Heemann. So erhielt das Unternehmen bereits 2014 das RAL-Gütezeichen, als eines von vier Pionierunternehmen, für nachhaltige PET-Getränkeverpackungen. Das RAL-Gütezeichen verleiht die Gütegemeinschaft Wertstoffkette PET-Getränkeverpackungen e.V., mit Sitz in Bad Homburg (https://www.wertstoff-pet.de/).

 

Über Hansa-Heemann AG

Die Hansa-Heemann AG gehört seit über vier Jahrzehnten zu den führenden Anbietern von Mineralwasser und Erfrischungsgetränken in Deutschland. Zum Unternehmen gehören u. a. die Marken Hella, Fürst Bismarck Quelle und St. Michaelis. Neben der Zentrale in Rellingen bei Hamburg verfügt Hansa-Heemann über Werksstandorte in Aumühle, Trappenkamp, Kloster Lehnin, Löhne und Bruchsal. An den Produktionsstandorten wurden im Jahr 2018 ca. 2 Mrd. Liter produziert und abgesetzt. Der Jahresumsatz mit Mineralwässern, Schorlen, Limonaden, Sport- und Energydrinks sowie Fruchtsaftgetränken beträgt ca. 300 Mio. Euro. Das Unternehmen beschäftigt rund 850 Mitarbeiter und ist derzeit zweitgrößter Mineralbrunnen Deutschlands.

www.hansa-heemann.de