Jahresbericht 2017

Recycling halogenfrei flammgeschützter Kunststoffe.

Umwelt, Sicherheit, Ressourceneffizienz

Mit steigender Sensibilisierung unserer Gesellschaft auf die Folgen des CO₂-Ausstoßes, der wachsenden Müllberge bei gleichzeitiger Verknappung fossiler Rohstoffquellen, kommt der Wiederverwertung von Kunststoffabfällen nach ihrem Gebrauch eine besondere Bedeutung zu. Dies gilt auch für flammgeschützte Kunststoffanwendungen, die aus Umweltgründen zunehmend mit halogenfreien Flammschutzmitteln ausgerüstet werden.

Werkstoffliches Recycling

Kunststoffprodukte aus einem Recycling-Prozess unterscheiden sich grundsätzlich von Neuware. Während der Verarbeitung und Anwendung kann es zu irreversiblen Veränderungen des Kunststoffs kommen, die auf chemische und physikalische Vorgänge zurückzuführen sind. Auch das eingesetzte Flammschutzmittel kann einem Schädigungsmechanismus unterliegen, wodurch ein sicherer Flammschutz nicht mehr gewährleistet ist. Das Risiko ist umso größer, je öfter der Kunststoff rezykliert wird und je anspruchsvoller die Verarbeitungsbedingungen sind. 

Im Rahmen des laufenden Forschungsvorhabens soll das Alterungsverhalten dieser Materialien von Grund auf untersucht werden, um Aussagen über deren Rezyklierfähigkeit zu treffen. Ferner erlaubt das Verständnis der ablaufenden Prozesse eine gezielte Additiverung, um eine Verbesserung der Rezyklatqualität sicherzustellen. 

Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zu den gesellschaftspolitischen Themen Ressourceneffizienz und Sicherheit. Es findet im Rahmen der Projektförderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung der AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungs-vereinigungen, hier Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V.) und unter Beteiligung von Mitgliedsfirmen der PINFA (Phosphorus, Inorganic & Nitrogen Flame Retardants Association, www.pinfa.org) statt.

Um die Belastungen nachzustellen, die der Kunststoff durch wiederholte Verarbeitung erfährt, wird eine Mehrfachextrusion durchgeführt. Alterungsprozesse, die der Kunststoff in der Verarbeitung erfährt, werden durch beschleunigte Ofenalterung simuliert. In den Untersuchungen werden gängige marktrelevante Formulierungen mit halogenfreien Flammschutzmitteln betrachtet, die in marktrelevanten Polymerklassen (PE, PP, PA, PC/ABS) eingesetzt werden.

Die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend. Die flammgeschützten Kunststoffe basierend auf PA6 und PA6/GF (= Glasfaser) sowie PA 66/GF zeigten nach der Mehrfachverarbeitung den Erhalt der Flammschutzwirkung. Allerdings wird im Rahmen der Mehrfachextrusion ein Abfall der mechanischen Kennwerte beobachtet, die durch gezielte Additivierung wieder verbessert werden können. Ergebnisse über den weiteren Projektverlauf werden auf dem Arbeitskreis »Flammschutz« der Forschungsgesellschaft Kunststoffe vorgestellt. 

Kundennutzen

Unternehmen profitieren in vielfältiger Weise von diesem Forschungsprojekt: Sie können eigene Produktionsabfälle bei flammgeschützten Formulierungen besser nutzen und Kosten einsparen. Die Erkenntnisse führen zu qualitativ verbesserten Produkten mit hohem Sicherheitsstandard, mögliche Gefahrenquellen von Abbauprodukten werden erkannt und können kompensiert werden. Wettbewerbsvorteile bestehen weiterhin darin, neue Produkte auf Basis von Recycling-Kunststoffen aufzubauen. 

Zusammenfassung

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird das werkstoffliche Recycling verschiedener Flammschutzmittel/Polymerkombinationen untersucht. Der Fokus der Arbeiten liegt in der Identifizierung auftretender Alterungs- und Schädigungsmechanismen, die einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und das Brandverhalten haben können. Ferner erlaubt das Verständnis der ablaufenden Prozesse eine gezielte Additiverung mit maßgeschneiderten Rezyklat-Additiven, wodurch eine Verbesserung der Rezyklatqualität erreicht werden kann.