Ein greifbarer Fortschritt für die Kreislauffähigkeit von Duroplasten
Das Unternehmen Cannon nutzt die JEC World 2026 (Paris Nord Villepinte, 10. bis 12. März), um seine richtungsweisende Technologie für das Recycling von Polyurethan (PU) sowie PU-basierten glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen (PU-GFK-Composites) vorzustellen.
Das Verfahren entstand in enger Kooperation mit dem PU-Verarbeiter MAP S.p.A und der Universität Bergamo und wurde im Rahmen des italienischen Strategieplans für den europäischen Wiederaufbaufonds NextGenerationEU kofinanziert. Das Projekt „Possible“ (Produce Sustainable Industrial Bodies) legt die Grundlage für das effiziente Recyceln und Wiederverwenden von PU und PU-GFK und hat erfolgreich gezeigt, dass vermahlene Schaumstoffreste und granulierte Formteile als sekundäre Verstärkungsmaterialien in neuen Composite-Formulierungen eingesetzt werden können.
Duroplaste machen mit über 40 Millionen Tonnen jährlich rund zwölf Prozent der weltweiten Kunststoffproduktion aus, davon entfallen etwa 17 Millionen Tonnen auf Polyurethanschäume, mehr als 42 Prozent. Trotz ihrer hohen mechanischen und thermischen Beständigkeit, langen Nutzbarkeit und guten Verstärkungsfähigkeit gelten sie aufgrund der chemischen Vernetzung von Matrix und Fasern als kaum mechanisch recycelbar.
Während die Forschung bereits mehrere chemische Recyclingansätze entwickelt hat, sind diese bislang meist auf den Labormaßstab beschränkt – zu langsam, zu kostenintensiv oder nicht mit bestehenden PU-Prozessen vereinbar. Cannon verfolgt daher einen direkteren Ansatz und verwertet Altmaterial aus reinem PU oder aus Hart-PU-Composites über zwei sich ergänzende Verfahren, die sich problemlos in bestehende Hochdruck-Produktionssysteme integrieren lassen.
„Nachhaltigkeit und die Wiederverwertung von Altmaterialien stehen in der Kunststoffindustrie derzeit im Zentrum der Diskussion – insbesondere bei faserverstärkten Duroplasten“, erklärt Maurizio Corti, Corporate R&D Direktor bei Cannon. „Polyurethan-Hartschaum und glasfaserverstärkte PU-Composites bleiben für energieeffiziente Fahrzeuge, Gebäude und technische Anwendungen unverzichtbar, auch wenn sie nach wie vor zu den am schwierigsten recycelbaren Werkstoffen zählen. Der Grund dafür liegt in ihrer chemisch vernetzten Struktur, die zwar für hohe Stabilität und Langlebigkeit sorgt, jedoch ein Einschmelzen und Umformen verhindert. Derzeit gehören Deponierung und Verbrennung zu den gängigen Entsorgungsverfahren, doch beide Optionen verlieren aus regulatorischer wie auch aus ökologischer Sicht zunehmend an Akzeptanz.“
Rahmen für gezielte Versuche
„In diesem Zusammenhang entstand das Possible-Projekt“, ergänzt Dario Pigliafreddo, Vertriebsleiter Mobilität und Spezialgebiete bei Cannon. „Es schafft den Rahmen für gezielte Recyclingversuche mit Polyurethan-Hartschaum und PU/GFK-Composites. Dabei ging es nicht darum, das Materialsystem aufzubrechen, komplexe Prozessschritte einzuführen oder komplett neue Fertigungslinien zu installieren. Stattdessen nutzt „Possible“ die Flexibilität und Modularität von bewährten Verarbeitungsmethoden, um recyceltes Granulat und Pulver einzubringen, in ähnlichen Systemen, die PU-Verarbeiter bereits nutzen.“
Im Rahmen des Projekts wurden zwei sich ergänzende Ansätze untersucht. Beim ersten Ansatz werden Hartschaumabfälle zu mikrofeinem Pulver verarbeitet, im Polyol zu einem Gemisch dispergiert und anschließend über einen Mischkopf als Flüssigkomponente dosiert. Der zweite Ansatz nutzt Hart-PU-Granulat und PU-GFK als feste Füllstoffe, die mithilfe spezieller Dosiersysteme in Kombination mit dem FPL36 IW-Mischkopf in der von Cannon patentierten Interwet LFI-Technologie (Long-Fiber-Injektion) in das Gemisch eingebracht werden.
Im ersten Ansatz wird Hartschaumabfall zu Pulvern mit zwei unterschiedlichen Korngrößen verarbeitet: ein sehr feines Pulver (PU-A) mit überwiegend Partikeln unter 75 µm, und ein gröberes Pulver (PU-B) mit einer Partikelgröße zwischen 300 bis 500 µm. Die Pulver werden getrocknet und dem Polyol mit bis zu 20 Gewichtsprozent beigemischt, was etwa fünf Gewichtsprozent des Schaums entspricht.
Um derart dichte Gemische zu verarbeiten, teilt das Cannon-Verfahren Isocyanat und Polyol in zwei Ströme auf. Polyolseitig wahlweise mit einem „unbeladenen“ und einem „beladenen“ Strom. Auf diese Weise bleibt die Mischenergie hoch und das System arbeitet selbst bei möglichen Viskositäten von über 10.000 mPa.s stabil. Das Gemisch wird dabei über einen wandgängigen Dosierkolben ausgetragen. Nachfolgende Analysen zeigen homogene Schaumpaneele mit gleichmäßiger Verteilung des recycelten Pulvers. Darüber hinaus erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zum Referenzmaterial nur um etwa vier Prozent, sodass die Dämmeigenschaft auch bei einem Rezyklat Anteil von drei Prozent im Schaum erhalten bleibt.
Im zweiten Ansatz werden PU-Abfälle, einschließlich PU-GFK, zu Granulat verarbeitet. Dieses wird anschließend als fester Füllstoff direkt über den Interwet LFI-Kopf dosiert. Diese Technologie wird bereits verwendet, um Polyurethan mit zerkleinerten Glasfasern zu kombinieren und ermöglich so die nahtlose Integration von recyceltem Granulat in den Mischprozess. Zur Bestimmung des effizientesten Zuführsystems wurden sowohl die Förderung im Luftstrom als auch eine flexible Förderschnecke getestet. Das luftgestützte System liefert gute Ergebnisse bei dichten, gleichmäßigen Granulaten, ist jedoch bei leichten oder pulverförmigen Materialien instabil. Die Förderschnecke erwies sich als vielseitiger: sie ermöglicht Fördermengen von wenigen Gramm bis über 100 g/s und eignet sich daher ideal für GFK-Granulat aus Abfällen. Mit dieser Konfiguration konnten Paneele mit bis zu 40 Gewichtsprozent recyceltem Granulat bei einer gleichmäßigen Granulat-Verteilung hergestellt werden.
Nachfolgende Tests von Cannon haben gezeigt, dass das Recycling von PU-Hartschaum und GFK-Composites nahtlos in bestehende Produktionslinien integriert werden kann. Es erfordert keine aufwändigen Verfahren oder radikale Änderungen in den Formulierungen, sondern wandelt Abfälle in wiederverwertbares Material um und bietet damit sofortige wirtschaftliche und ökologische Vorteile. Dies stellt einen konkreten Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft für Duroplaste dar, einer Materialgruppe, deren Recycling bislang als nahezu unmöglich galt.
Aufbauend auf den im Rahmen von „Possible“ gewonnenen Forschungsergebnissen arbeitet Cannon nun an wirtschaftlich tragfähigen Recyclinglösungen für Polyurethan und GFK, die dem Markt in Kürze zur Verfügung stehen werden.
Cannon auf der JEC World 2026: Stand 5M72.
Über Cannon
Cannon ist ein führender Anbieter von Dosiereinheiten und Mischgeräten für eine Vielzahl von Spritz-, Gieß-, Sprüh-, Form-, Injektions-, Pultrusions-, Thermoform- und anderen Verarbeitungstechniken, die eine umfassende Reihe von Kunststoffen abdecken, wie Polyurethane, Silikone, Elastomere, Epoxidharze, Phenolschäume, Zweikomponentenkleber und Verbundwerkstoffe.
Das Unternehmen entwickelt, fertigt und installiert eine breite Palette von Geräten und Maschinen, von Einzelmischköpfen und autarken Einheiten bis hin zu komplexen schlüsselfertigen und maßgeschneiderten Produktionsanlagen. Zum Technologiespektrum gehören Interwet-LFI- (Langfaserinjektion), SMC- und Hochdruck-RTM-Anlagen, maßgeschneiderte Preformer, Werkzeuge und Pressen sowie Lager- und Handlingsysteme für Rohmaterialien in Schaumlinien – allesamt für den Einsatz in unterschiedlichsten anspruchsvollen Branchen.
Cannon ist Teil von The Cannon Group, einer technischen Unternehmensgruppe für Reaktionspolymerlösungen, schlüsselfertige Anlagen, Industrieboiler, Wasseraufbereitungssysteme, Künstliche Intelligenz, Aluminium-Druckgussmaschinen und Industrieautomation.
Quelle: Cannon
