Schnelle und sichere Qualitätskontrolle für PET-Rezyklate

Zielsetzung

Polyethylen-Terephthalat (PET) ist ein vielseitig einsetzbares Polymer, dass sich als Werkstoff hervorragend recyclen lässt. Neben 356.000 t aus Getränkeflaschen wurden 2016 in Deutschland auch 60.000 t recyceltes PET (R-PET) aus anderen Quellen verarbeitet. Während food-contact-PET vor allem für Flaschen und Lebensmittelverpackungen eingesetzt wird, ist die non-food-contact-Fraktion u.a. für Textilfasern, Folien, Automobilteile, Bau- und Füllstoffe interessant. Letztere stammt häufig aus Mischsammlungen und ist daher stärker verunreinigt - etwa mit Störstoffen, adsorbierten Fremdstoffen, oder Fremdpolymeren wie PVC oder Polyamiden. Auch die Lagerung hat entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Rezyklatströme, denn durch Feuchte- oder Lichteinwirkung können Eigenschaften nochmals entscheidend verändert werden.

Im Rahmen von Initiativen, die von Petcore Europe oder der Ellen MacArthur Foundation gestartet wurden, haben sich zahlreiche Unternehmen zu einer Steigerung der PET-Recyclingrate verpflichtet, etwa auf 65 % bei Verpackungen bis 2030. Auf dem Weg zur Umsetzung gibt es eine Reihe von Herausforderungen, etwa das Fehlen überprüfbarer Standards: Während sich PET-Recycler in der EU zertifizieren lassen können, fallen Ströme aus Nicht-EU-Quellen durch dieses Raster. VerarbeiterInnen können so etwa häufig nicht nachweisen, ob und wie viel R-PET in ihrem Produkt enthalten ist, und so bestehende und künftige Normen – z.B. im Bezug auf Inhaltsstoffe – kaum erfüllen. Chargenschwankungen, insbesondere bei Post-consumer-Strömen, können Produktmängel und Retouren zur Folge haben.

Mit diesem industriellen Verbundprojekt möchten wir die Industrie unterstützen und systematische Methoden zur Bewertung von R-PET-Strömen schaffen. Durch stoffstromabhängige Bewertung ausgewählter Eigenschaften (Zug-Dehnungsverhalten, Alterungsverhalten) nach Schmelzeverarbeitung und deren Korrelation mit typischen Charakteristika der Eingangsströme werden gezielt Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet. Hieraus werden Methoden zur Software-gestützten Stoffstrombewertung zusammengestellt, die dem Projektteilnehmer als Nukleus zum Aufbau einer Qualitätskontrolle oder zur Entwicklung von Spezifikationen beim Einsatz von Rezyklaten dienen kann.

Schwerpunkte & Vorgehensweise

Das angestrebte neue Verfahren soll die beschleunigte Bewertung von R-PET-Strömen anhand lediglich eines Infrarot-Spektrums ermöglichen und basiert auf einem Software-Modell. Gegenüber dem Stand der Technik, der häufig zeitintensive DSC-, MFR oder IV-Analysen mitsamt umfangreicher Instrumentierung erfordert, würde dies eine wichtige Zeit- und Kosteneinsparung bedeuten. Darüber hinaus wird mit der Möglichkeit von schnellen Mehrfach-Bestimmungen die Probennahme repräsentativer und verlässlicher.

Der Fokus liegt auf Industrieanwendungen ohne Lebensmittelkontakt - etwa im Automobil-, Möbel- oder Schiffsbau - aber auch auf Non-Food-Verpackungen. Mit der neuen Technologie soll es möglich sein, die Eignung eines R-PET-Stroms für spezifische Anwendungen fortlaufend, schnell und verlässlich zu prüfen. Der Ablauf des Vorhabens ist dabei in drei Schritten vorgesehen: