Polyolefinrezyklate: Konstante Qualität sichern

Die Sicherstellung einer konstanten Qualität bei Polyolefinrezyklaten ist von entscheidender Bedeutung für die Kunststoffindustrie, insbesondere im Hinblick auf die zunehmenden Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz. Die gesellschaftliche Verpflichtung zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und zur effizienten Nutzung von Ressourcen wird durch zukünftige politische Regularien, sowohl national als auch international, verstärkt. Der Einsatz von Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) wird zukünftig verpflichtend sein und erfordert eine Abkehr von einer linearen Wertschöpfung hin zu geschlossenen Kreisläufen.

Diese Transformation bietet neue Chancen, bringt jedoch auch Herausforderungen für die Kunststoffindustrie entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit sich.

Agieren statt Reagieren

Sind Sie Compoundeur und möchten sicherstellen, dass Ihre Polyolefinrezyklate optimal stabilisiert sind? Sind Sie Verarbeiter und suchen nach Lösungen, um die Stabilität Ihrer Prozesse zu gewährleisten und die Standzeiten Ihrer Werkzeuge zu maximieren? Oder kommen Sie aus der Anwendung und möchten sicherstellen, dass die Anforderungen an die Bauteile auch beim Einsatz von Kunststoffrezyklaten erfüllt werden?

Das Verbundprojekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen zu adressieren und eine Orientierung sowie neue Bewertungstools bereitzustellen, um spezifische Fragestellungen besser zu verstehen und daraus gezielte Maßnahmen abzuleiten. Das Projekt wird Potentiale aufzeigen, ob und welche Materialströme für die verlässliche Herstellung qualitativ zufriedenstellender Polyolefinrezyklate durch eine kosteneffiziente, schnelle und verlässliche Analytik sowie unkomplizierte Additivierungs- und Verarbeitungsstrategien erschlossen werden können.

Zuverlässiger Einsatz von Polyolefinrezyklaten durch einfache Bewertungsstrategien

Die zuverlässige und sichere Nutzung von Kunststoffprodukten muss auch beim Einsatz von Kunststoffrezyklaten sichergestellt sein. Fragen nach der Langzeitbeständigkeit, den Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften aber auch nach Emissionen müssen verlässlich beantwortet werden, ohne dabei den Aufwand für eine Materialqualifizierung massiv zu steigern.

Genau wie die Frage nach den Eigenschaften in der Anwendung stellen sich Fragen nach Einflüssen auf die Verarbeitbarkeit bei Einsatz von Rezyklaten aus unterschiedlichen Stoffströmen. Wie ist das Fließ- und das Abbauverhalten, ändern sich Standzeiten der Werkzeuge durch Beläge oder Korrosion, bilden sich Stippen, Black Specs oder Emissionen während der Verarbeitung, sind nur einige Fragen, die sich an dieser Stelle ergeben.

Um eine konstante Qualität bei Polyolefinrezyklaten aus unterschiedlichen Quellen und Chargen zu erzielen, ist es zunächst wichtig, die allgemeine Problemstellung zu erfassen. Dazu gehört eine Bewertung der marktverfügbaren Stoffströme und Ausgangsmaterialien. Es ist essenziell, die Unterschiede zwischen marktverfügbaren Batches unter Einschluss vorhandener Informationsquellen (z.B. Produktpässen) zu kennen und zu wissen, mit welchen Herausforderungen sie beim Einsatz von Kunststoffrezyklaten in der Praxis, individuell für ihre Anwendung, rechnen müssen.

Das industrielle Verbundprojekt wird Potentiale aufzeigen, ob und welche Materialströme für die verlässliche Herstellung qualitativ zufriedenstellender Polyolefinrezyklate durch eine kosteneffiziente, schnelle und verlässliche Analytik sowie unkomplizierte Additivierungs- und Verarbeitungsstrategien erschlossen werden können.

Das Projekt soll darüber hinaus auch als interdisziplinäre Plattform von Akteuren der gesamten Wertschöpfungskette dienen, um zielgerichtet Lösungsansätze für die sich rund um den Themenkomplex „Konstante Qualität bei Polyolefinrezyklaten“ ergebende technische Problemstellung zu erarbeiten.

Projektschwerpunkte & Vorgehensweise

Erfassung und Bewertung der Ausgangsmaterialien und Stoffströme

Zunächst wird eine Bewertung der marktverfügbaren Stoffströme und Ausgangsmaterialien durchgeführt. Es ist essenziell, die Unterschiede zwischen verschiedenen Batches zu kennen und zu verstehen, mit welchen Herausforderungen beim Einsatz von Kunststoffrezyklaten in der Praxis zu rechnen ist.

Ein zentrales Ziel des Projekts ist die Qualifizierung einer kosteneffizienten Qualitätskontrolle von Eingangsstoffen. Hierzu werden allgemein verfügbare und etablierte Analysemethoden auf unterschiedliche Rezyklate angewandt. Zu diesen zählen beispielsweise die Rheometrie, die in Teilen Rückschlüsse auf mechanische Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit zulässt oder die OIT, mit der man Informationen über den Reststabilisatorgehalt und damit eine Abschätzung über eine mögliche Lebensdauer erhält. Eine Bewertung der thermischen Stabilität und Prozessfähigkeit liefern DSC und TGA. Handversuche, wie die Bestimmung der Dichte durch Schwimm-Sink-Versuche, bieten eine einfache und kostengünstige Methode zur Vorprüfung der Materialqualität.

Offline- und Inline-Charakterisierung

Neben den Offline-Charakterisierungen kommen auch verschiedene Inline-Prozesskontrollen zum Einsatz, die bei späteren Additivzuschlägen und Blendzusammensetzunen direkte Informationen zu den Eigenschaften der erzeugten Rezyklate liefern sollen. Zu diesen gehören beispielsweise die Online-Rheologie oder verschiedene Inline-Spektroskopien. Durch die kontinuierliche Analyse können Qualitätsschwankungen frühzeitig erkannt und entsprechende Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.

Zusammenstellung einer Toolbox

Im weiteren Verlauf des Projektes werden diese unterschiedlichen Methoden der Offline und Inline-Charakterisierung hinsichtlich ihrer Eignung für verschiedene Fragestellungen entlang der Kunststoff Wertschöpfungskette bewertet. Ziel ist es, eine Toolbox aus einfachen Analysemethoden und Handversuchen zusammenzustellen, die in ihrer Kombination Rückschlüsse auf die komplexen Sachverhalte des Zustands von einzelnen Rezyklatströmen zulassen und später in der Praxis ohne instrumentell und zeitlich aufwändige Charakterisierungsmethoden auskommt.

Herstellung exemplarischer Formulierungen

Auf Basis der Zustandsbewertung verschiedener Rezyklate werden im weiteren Projektverlauf anhand ausgewählter Chargen exemplarische Formulierungen hergestellt, mit dem Ziel die Materialien hinsichtlich z.B. mechanischer Eigenschaften, Langzeitstabilität oder Witterungsbeständigkeit aufzuwerten. Der Einsatz von Additiven, wie Stabilisatoren, Haftvermittlern, Lichtschutzmitteln oder Schlagzähmodifikatoren ist hierbei essenziell. Die Additivzusammensetzung wird dabei jeweils auf die zuvor ermittelten Zustände abgestimmt, um einerseits eine konstante Qualität des Endprodukts zu erzielen, aber auch um unnötig hohe Additivkonzentrationen zu vermeiden.

Demonstration der Abmischung

Insbesondere soll demonstriert werden, dass durch gezielte Abmischung qualitativ unterschiedlicher Rezyklate aus unterschiedlichen Quellen und Chargen eine gewisse Angleichung verschiedener Batches nach dem „Blended Whisky“-Modell gelingen kann, um eine konstante Qualität der Polyolefinrezyklate zu erreichen.

Teilnehmende Partner dieses Verbundprojekt werden befähigt, anhand von praktischen und kosteneffizienten Analysen gezielte Formulierungen zu hochwertigen Polyolefinrezyklaten mit gleichbleibender Qualität für die eigene Anwendung oder die der Kunden zu generieren.

Dieses Verbundprojekt richtet sich an Firmen entlang der Wertschöpfungskette beginnend mit Herstellern von Kunststoffen und Additiven bis hin zu Unternehmen, die Rezyklate in einzelnen Bauteilen in ihren Konstruktionen einsetzen wollen, mit besonderem Fokus auf Entwickler und Produzenten fertiger Bauteile:

• OEM und Hersteller von Kunststoffbauteilen aus dem Bereich Bau, Automotive, Sport und Freizeit, Elektro- und Elektronik Bauteile, Haushaltsgeräte, die Polyolefinrezyklate zuverlässig und mit gleichbleibender Qualität einsetzen wollen
• Rohstoff- und Additivhersteller, die auf der Suche nach neuen Anwendungsmöglichkeiten für ihr bestehendes Produktportfolio sind
• Compoundeure und allg. Kunststoffverarbeiter die sich für zukünftige Herausforderungen beim Einsatz von Polyolefinrezyklaten wappnen möchten