RECYCLING STRAHLENVERNETZTER POLYAMIDE
Verbesserung der Nachhaltigkeit entlang der Wertschöpfungskette
FORSCHUNGSPROJEKT „RAYCYCLE“: Wie können strahlenvernetzte Polyamide recycelt werden?
Die Strahlenvernetzung ist ein wichtiges Verfahren zur Optimierung mechanischer, chemischer und thermischer Eigenschaften von Kunststoffen. Durch die Strahlenvernetzung wird die Langlebigkeit vieler Kunststoffprodukte erheblich gesteigert und damit die Nachhaltigkeit entlang der Wertschöpfungskette verbessert. Das Recycling stellt allerdings eine besondere Herausforderung dar, da sich die vernetzten Anteile des Kunststoffs nicht mehr aufschmelzen lassen. Ein gemeinsames Forschungsprojekt (RayCycle) von BGS, nylon polymers, der Hochschule Aalen und dem Fachgebiet Polymertechnik und Polymerphysik der TU Berlin hat die Chancen und Grenzen des werkstofflichen Recyclings von strahlenvernetzten Polyamiden untersucht. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
PODCAST: UNSERE EXPERTEN IM „KUNSTSTOFF DIALOG“
Im Podcast „Kunststoff DIALOG“ präsentieren Dr. Dirk Fischer (BGS) und Udo Grabmeier (TU Berlin) zentrale Ergebnisse aus dem gemeinsamen Forschungsprojekt zum Recycling strahlenvernetzter Kunststoffe. Die Podcastfolge „S2F3 – Vernetzte Kunststoffe recyceln“ ist auf der Website der Kunststoffe abrufbar sowie auf allen gängigen Plattformen wie Spotify , SoundCloud, Apple Podcasts oder Google Podcasts zu finden.
RECYCLING-PROJEKT „RAYCYCLE“: VORGEHEN UND ZENTRALE ERGEBNISSE
Der grundlegende Lösungsansatz für das werkstoffliche Recycling besteht darin, durch Vermahlen der strahlenvernetzten, sortenreinen Polymermaterialien einen wertvollen Füllstoff zu erhalten. Dieser wird dem entsprechenden Virgin Material zusammen mit einem Vernetzungsadditiv in der Compoundierung zugesetzt. Der Ansatz des Projektteams sah im Detail daher folgendes Vorgehen vor: Da die recycelten Produkte als Füllstoff integriert werden, müssen die Produkte gemahlen und aufbereitet werden (Partikelrecycling). Zu Beginn der Testreihen erfolgten einfache Beimischungsversuche. Diese zeigten bereits, dass eine Neuproduktion von Kunststoffteilen möglich war. Im späteren Verlauf wurde Mahlgut in verschiedenen Partikelgrößen hergestellt und zu unterschiedlichen prozentualen Anteilen der Neuware beigemischt.
Ergebnisse
Die Ergebnisse aus dem RayCycle-Projekt zeigen erstmalig einen technischen Weg strahlenvernetzte Kunststoffe auf der Basis von PA6 und PA66 zu recyceln, Compounds mit unterschiedlichen Recyclatanteilen herzustellen und daraus leistungsfähige Produkte mit einem vergleichbaren Eigenschaftsspektrum zu produzieren. Die Untersuchungen haben bei den thermischen und mechanischen Analysen keine Verschlechterungen gezeigt. Im Gegenteil: Die Eigenschaften bleiben auf dem gleichen Niveau oder sind, verglichen mit unbestrahlten Materialien, sogar signifikant besser, wenn die Materialien nochmals bestrahlt werden. Daraus ergeben sich Einsparpotenziale und Chancen für neue Anwendungen. Mit den Partnern und Anlagenherstellern wurde eine grobe Abschätzung der Kosten für das Recycling und Herstellen des Compounds aufgestellt: So können Einsparungen von bis 15 Prozent der Materialkosten entstehen. Wichtiger ist aber die Reduzierung von Neuware, denn hieraus ergibt sich ein direkter Effekt auf den Carbon-Footprint.
WERKSTOFFLICHES RECYCLING: FORSCHUNGSPROJEKT „RAYCYCLE“
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Mehr InformationenRECYCLING-PROJEKT „RAYCYLE“: ÜBERSICHT ÜBER WESENTLICHE ERGEBNISSE
Fazit 1
Strahlenvernetzte Polyamide (PA6 und PA66) lassen sich recyceln.
Das mechanische Recycling konnte als das aktuell effektive, einfache und ökonomisch interessante Verfahren erfolgreich evaluiert werden.
Fazit 2
Die thermo-mechanischen Eigenschaften des Recyclingmaterials bleiben gleich oder sind, verglichen mit unbestrahlten Materialien, signifikant besser. Eigenschaftskennwerte für Material-Variationen mit unterschiedlichem Recyclatanteil reichen teilweise an das Eigenschaftsprofil heran, die nur aus Neuware verarbeitet wurden.
Fazit 3
Beim Mehrfachrecycling ist kein ausgeprägter „Downcycling“-Effekt zu erkennen. Die Ergebnisse zeigen, dass es zu keinen signifikanten Veränderungen aller betrachteten mechanischen Eigenschaften kommt.
Fazit 4
Die Verarbeitung mittels Extrusion und Spritzgießen ist ohne signifikante Prozessänderungen möglich.
Fazit 5
Die Reduzierung der Neuware führt zu Material,- Energie-, Kosten,- und CO2-Einsparungen.
INTERVIEW: ERGEBNISSE DES PROJEKTES „RAYCYCLE“
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Mehr InformationenWEITERE FORSCHUNG: NEUE WEGE IM RECYCLING STRAHLENVERNETZTER POLYAMIDE
Nachdem die Frage der technischen Machbarkeit des Recyclings strahlenvernetzter Polyamide im Projekt „RayCycle“ geklärt und positiv beantwortet wurde, geht das Team derzeit neuen Fragestellungen nach. So ist die Entwicklung und der Aufbau einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft mit den Stakeholdern der Wertschöpfungskette, die strahlenvernetzte Kunststoffe verarbeiten, Produkte herstellen, einsetzen und vertreiben, eine bisher ungelöste Aufgabe. Wie lassen sich geschlossene Wertstoffströme für PIR (Post-Industrial-Recycling) und PCR (Post-Consumer-Recycling) aufbauen? Wie verhält sich das recycelte Material am Ende des Lebenszyklus? Diese und weitere Fragen sind Gegenstand weiterer Forschungs- und Entwicklungsarbeit.
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