Neues Leben für alte Kunststoffe

Das werkstoffliche Recycling von Kunststoffen ist energetisch und ökologisch die erste Wahl in einer erfolgreichen Kunststoffkreislaufwirtschaft. Um im Markt bestehen zu können, müssen Rezyklate die gleichen hochwertigen Eigenschaften wie Neuware besitzen. Allerdings weisen Kunststoffe nach einem ersten erfolgreichen Einsatz in der Regel Defizite auf: die Rezyklate sind oxidativ geschädigt, die Verarbeitungseigenschaften haben sich verändert und die notwendige Stabilität für eine neue Anwendung ist nicht mehr gegeben. Der Einsatz von maßgeschneiderten Additiven ist dann unumgänglich

Selbstverständlich sind funktionierende Sammelsysteme als auch ausreichend gute Aufreinigungs-, Sortier- und Trennverfahren wichtige Voraussetzungen für geeignete Materialströme. Nachdem Verunreinigungen, Zusammensetzung und Alterungszustand ermittelt wurden, können neue Formulierungen unter Zusatz von ausgewählten Additiven entwickelt werden. Lediglich Produktionsabfälle bilden hier eine Ausnahme und werden meist in untergeordneten Anteilen unverändert in den Produktionsprozess zurückgeführt.

Für die Qualitätsverbesserung von Rezyklaten steht dabei die gesamte Palette der Additive zur Verfügung, insbesondere Stabilisatorsysteme, Kompatibilisatoren, reaktive Moleküle, um Vorschädigungen zu „reparieren“ und Geruchsverbesserer u.a. Die Kosten der zugesetzten Additive spielen wie immer eine Rolle, können jedoch häufig durch eine erhöhte Produktivität, konstantere Produktion, verbesserte Materialqualitäten und ein erweitertes Anwendungspotential für das Rezyklat kompensiert werden.

Die Nachstabilisierung ist die wesentliche Methode zur Qualitätsverbesserung von Polyolefin-Rezyklaten. Neukunststoffe auf Polyolefinbasis sind ohne den Zusatz von Antioxidantien nicht verarbeitungs- und einsatzfähig, da diese die Polymerketten vor oxidativer (und/oder photooxidativer) Schädigung schützen. Die Stabilisatoren werden allerdings bei Ausübung ihrer Schutzfunktion bestimmungsgemäß verbraucht und fehlen damit in einem Rezyklat. Die verbrauchte Stabilisatormenge aus der Erstanwendung muss damit unbedingt ersetzt werden. Eine weitere Herausforderung ist der Übergang von einer Kurzzeitanwendung wie beispielsweise als Verpackung in eine dauerhafte Langzeitanwendung. In solchen Fällen ist das Ausgangsmaterial nicht für den neuen Verwendungszweck gerüstet.

Das Fraunhofer LBF hat sich im Rahmen des Fraunhofer CCPE der Nachstabilisierung von Rezyklaten intensiv gewidmet und eine neue Generation von Stabilisatorsystemen zugeschnitten auf die besonderen Ansprüche von Rezyklaten entwickelt. Rezyklate, insbesondere post consumer Polyolefinrezyklate, weisen in der Regel eine Vorschädigung durch Oxidation auf.

Chemisch gesehen findet sich in den Polymerketten eine erhöhte Konzentration von Ketongruppen, Hydroperoxiden und Säuregruppen. Diese Gruppen sind Initiatorstellen für eine weitere beschleunigte Schädigung des Rezyklats. Die neu entwickelten Stabilisatorsysteme bieten nicht nur eine sehr gute Stabilisierung bei der Verarbeitung und im (Langzeit-)Einsatz, sondern „neutralisieren“ gleichzeitig die Vorschädigung. Komponenten komplexieren weiterhin Übergangsmetalle, die häufig als Verunreinigungen in Rezyklaten auftreten, und entkräften damit deren prooxidative Wirkung. Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und weniger Fehlstellen z.B. bei Folien können zusätzliche Effekte sein (Abb.). Durch die rezyklatspezifische Wirkung sind nur niedrige Zusatzkonzentrationen im Vergleich zu üblichen Standardstabilisatoren erforderlich. Mögliche Rezyklatmärkte umfassen Polypropylen, vor allem Spritzgussanwendungen, HDPE, LDPE/LLDPE-Folienqualitäten aber grundsätzlich auch Polyolefinmischungen. Da diese neuen speziell für Rezyklate entwickelten Stabilisatorsysteme in ihren Zusammensetzungen flexibel anzupassen sind, können auch für verschiedene Rezyklatströme Produkte gezielt optimiert werden. Sprechen Sie uns dazu gerne an.