{"id":35344,"date":"2023-02-03T11:08:57","date_gmt":"2023-02-03T10:08:57","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=35344"},"modified":"2023-02-03T11:08:57","modified_gmt":"2023-02-03T10:08:57","slug":"mehr-rezyklate-in-technisch-anspruchsvollen-anwendungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=35344","title":{"rendered":"Mehr Rezyklate in technisch anspruchsvollen Anwendungen"},"content":{"rendered":"
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Analytik und Perspektiven zur stoffstrom-angepassten Schmelzeaufbereitung<\/h2>\n<\/div>\n
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Von der Kunststoffindustrie werden tragf\u00e4hige und praktisch umsetzbare L\u00f6sungen erwartet, die den Anteil von Rezyklaten, auch in technisch anspruchsvollen Anwendungen, deutlich erh\u00f6hen.<\/p>\n

Wesentliche Treiber sind gesetzliche Auflagen auf nationaler (Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG, einschlie\u00dflich ihrer Novellen) und europ\u00e4ischer Ebene (Circular Economy Action Plan und daraus abgeleitete Initiativen und Verordnungen) und in der Zukunft zu erwartende gesetzliche Initiativen (z.B. die EU Single Use Plastic (SUP) Directive 2019\/904<\/a>). Dabei ist die wesentliche Forderung der verpflichtende Einsatz von post-consumer Rezyklaten in m\u00f6glichst hohen Gehalten.<\/p>\n

W\u00e4hrend post-industrial-Rezyklate (PIR) noch sehr definiert zusammengesetzt sind, ist die Vielfalt m\u00f6glicher Zusammensetzungen (z.B. Fremdpolymere, Nicht-Kunststoffanteile, Additive, Klebstoffe, etc.) und Alterungszust\u00e4nde bei post-consumer-Rezyklaten (PCR) sehr hoch und nicht zuletzt regional und saisonal (stark) unterschiedlich. Derartige Schwankungen in den Eingangsqualit\u00e4ten haben jedoch zwangsweise Auswirkungen auf die Produkteigenschaften. Beispielsweise verschlechtern sich in der Regel die Verarbeitungs- und die mechanischen Eigenschaften mit steigendem Anteil an PCR im Compound bzw. im daraus hergestellten Produkt. Auch die Alterungsbest\u00e4ndigkeit und damit die Lebensdauer eines Compounds wird wesentlich durch seine Zusammensetzung bestimmt. Der Zustand des eingesetzten Stoffstroms sowie die verwendeten Sortier\u2011, Trenn- und Aufbereitungstechnologien bestimmen entscheidend die Qualit\u00e4t des resultierenden Rezyklats. Der Compoundeur hat dar\u00fcber hinaus verschiedene M\u00f6glichkeiten, die Qualit\u00e4t und die Eigenschaften durch verschiedene Ma\u00dfnahmen weiter zu optimieren. Etwa durch eine gezielte (Re-)Additivierung (z.B. im Falle von Kondensationspolymeren wie PBT, PA, etc. durch Stabilisatoren, Kompatibilisatoren oder Kettenverl\u00e4ngerer) oder durch den anteiligen Einsatz von Neuware.<\/p>\n

Bereits die Identifikation und Bewertung geeigneter extrudierf\u00e4higer Sekund\u00e4rmaterialien (z.B. sortierte und aufgereinigte Flakes oder Mahlgut bzw. Re-Granulat) ist mit hohem Aufwand verbunden. Die nachgelagerten Schritte (z.B. Charakterisierung bzw. Qualit\u00e4tskontrolle, Homogenisierung, etc.) sind ebenfalls aufwendig und h\u00e4ufig an die Sicherung gro\u00dfer Chargen gekoppelt. Die Komplexit\u00e4t erh\u00f6ht sich nochmals durch die Variablen in der Compoundierung (Formulierung, Prozess). Ob im Ergebnis die Zieleigenschaften (vor allem mechanische Eigenschaften, Alterungsbest\u00e4ndigkeit) erreicht werden und diese auch \u00fcber weitere Variablen (wie Charge-zu-Charge-Variabilit\u00e4t der Eingangsstoffstr\u00f6me) sicher beherrscht werden, zeigt sich oftmals erst sp\u00e4t im Entwicklungs- oder Optimierungszyklus. Vielfach erfolgt dies nach der trial-and-error<\/i>-Methode.<\/p>\n

Abh\u00e4ngigkeiten zwischen Konfektionierung, Zusammensetzung, Compoundierung und Anwendungseigenschaften<\/h4>\n

Ziel des Verbundprojektes ist es, umfangreiche Kenntnisse zu Abh\u00e4ngigkeiten zwischen der Konfektionierungsform (z.B. Flakes, Mahlgut, Granulat), der chemischen Zusammensetzung der Eingangsmaterialien, Einflussgr\u00f6\u00dfen w\u00e4hrend der Compoundierung (z.B. Anteil und Zustand Rezyklat, Re-Additivierung) und den resultierenden Anwendungseigenschaften, vor allem mit Blick auf das mechanische Verhalten sowie die Alterungsbest\u00e4ndigkeit, zu entwickeln und zu vermitteln. Dies erfolgt am Beispiel ausgew\u00e4hlter Kondensationspolymere, die in technischen Anwendungen zum Einsatz kommen, wie z.B. Polyamide (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polycarbonat (PC).<\/p>\n

Das Projekt soll dar\u00fcber hinaus auch als interdisziplin\u00e4re Plattform von Akteuren der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette dienen, um zielgerichtet L\u00f6sungsans\u00e4tze f\u00fcr die sich rund um den Themenkomplex Kreislaufwirtschaft f\u00fcr technische Kunststoffe ergebende technische Problemstellung zu erarbeiten.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/article>\n<\/div>\n

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Schwerpunkte & Vorgehensweise<\/h4>\n

Im Vorhaben werden zun\u00e4chst grundlegende Informationen zu verf\u00fcgbaren (extruderg\u00e4ngigen post-industrial bzw. post-consumer) Rezyklaten (z.B. Granulate, Flakes, Mahlgut, etc.) f\u00fcr die ausgew\u00e4hlten Zielpolymere (Polyamide, Polyester) gesammelt und bewertet. Dies beinhaltet Informationen zu Verf\u00fcgbarkeiten, Qualit\u00e4tsbeschreibungen der Rezyklate und Bezugsquellen (sofern verf\u00fcgbar). Weiter werden die wesentlichen, im Stand der Technik und Wissenschaft (offene und Patentliteratur) beschriebenen Ma\u00dfnahmen zur Qualit\u00e4tssteigerung auf Ebene der Compoundierung (z.B. Kompatibilisierung, Kettenverl\u00e4ngerer, Re-Stabilisierung, etc.) an ausgew\u00e4hlten Rezyklaten beispielhaft zusammengefasst. Ein \u00dcberblick \u00fcber relevante und aktuell verf\u00fcgbare Additive bzw. Additivpakete zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften und des Alterungsverhaltens in technischen Kunststoffen auf Basis von Rezyklaten rundet diesen Part ab. Die wesentlichen Einflussfaktoren aus dem Stand der Technik hinsichtlich der Abh\u00e4ngigkeiten der mechanischen Eigenschaften und des Alterungsverhaltens von den Eingangsmerkmalen der Rezyklate werden zusammengetragen und bewertet. Dabei werden systematisch material- und zustandsspezifische Faktoren betrachtet, wie die Art des Polymeren (Polyamide, Polyester, Polycarbonate), die Qualit\u00e4t des eingesetzten Rezyklats (sofern berichtet: Art und Menge von Verunreinigungen) und ggf. dessen Alterungszustand. Andererseits werden die heute bekannten Informationen zu Wirkweisen und Mechanismen der Alterung an Rezyklaten (z.B. Hydrolyse, thermo-oxidativer Abbau, etc.) und ihrer Einflussfaktoren zusammengetragen; schlie\u00dflich werden die berichteten Korrelationen zu physikalisch-chemischen Parametern (Art und Menge enthaltener Additive, Kettenl\u00e4ngen und Endgruppen), die berichteten Modelle zur Beschreibung (und, sofern m\u00f6glich, Vorhersage) des Alterungsverhaltens betrachtet. Die Schwerpunkte dieser Recherchen (z.B. Klasse und Type des Polymers, (un)verst\u00e4rkt, etc.) werden im Kreise der Teilnehmer abgestimmt und gemeinsam festgelegt. Zusammen mit den Projektteilnehmern werden die Einflussfaktoren aus den Eingangsrezyklaten auf die mechanischen Eigenschaften und das Alterungsverhalten gewichtet.<\/p>\n

Unter Ber\u00fccksichtigung individueller Anforderungsprofile werden am Fraunhofer LBF beispielhafte und repr\u00e4sentative Formulierungen unter Nutzung von ausgew\u00e4hlten Rezyklaten und definierten Additiven hergestellt. Die eingesetzten Rezyklate werden zuvor eingehend im Hinblick auf f\u00fcr die Verarbeitung und die Anwendungseigenschaften relevante molekulare Parameter charakterisiert. Der Fokus liegt dabei auf der chemischen Zusammensetzung (hinsichtlich Polymeranteil und Fremdstoffen), den Additiven und der Molekulargewichtsverteilung. \u00a0Von den hergestellten Compounds werden rheologische Eigenschaften ermittelt und ihr mechanisches Verhalten (Zug-Dehnungs-Versuche, ggf. Charpy-Kerbschlagz\u00e4higkeit) bewertet. Zur Bewertung der Alterungseigenschaften wird eine Ofenalterung (Zug-Dehnungsverhalten bei einer definierten Temperatur in Abh\u00e4ngigkeit der Zeit, bei ca. 6 Alterungszeitpunkten) durchgef\u00fchrt. Im Rahmen des Projektes werden mehrere Compoundier- und Spritzgusskampagnen (max. insgesamt 60 Variationen, aufgeteilt auf mehrere Kampagnen) durchgef\u00fchrt, um die Vielzahl der Einflussparameter weiter reduzieren und die zugrundeliegenden Abh\u00e4ngigkeiten immer besser verstehen zu k\u00f6nnen. Die Detailplanung und Auswahl der Experimente erfolgen in enger Abstimmung mit den Teilnehmern und unter Ber\u00fccksichtigung des jeweiligen Inputs. Nach jeder Kampagne werden ausgew\u00e4hlte materialanalytische Untersuchungen durchgef\u00fchrt, um die zugrundeliegenden Wirkweisen und Abh\u00e4ngigkeiten auch auf molekularer Ebene n\u00e4her verstehen zu k\u00f6nnen. Hier kommen verschiedene thermische (z.B. TGA, DSC), mikroskopische (z.B. REM, IR- und Ramanmikroskopie), spektroskopische und chromatografische Methoden (z.B. NMR, GPC, HPLC) zum Einsatz. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend werden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen abgeleitet mit dem angestrebten Ziel, Abh\u00e4ngigkeiten der mechanischen und rheologischen Eigenschaften sowie der Langzeiteigenschaften (z.B. des Alterungsverhaltens) beim Einsatz von PCR ausgew\u00e4hlter technischer Thermoplasten besser zu verstehen. Dar\u00fcber hinaus sollen diese Erkenntnisse f\u00fcr eine Absch\u00e4tzung oder Vorhersage \u00e4hnlicher Zusammensetzungen dienen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/article>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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