Neue Generation von Stabilisatoren für hochwertige Polyolefin-Rezyklate

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Rezyklatstabilisatoren, ein Puzzelteil bei der Compoundierung von Kunststoffen (Grafik: Fraunhofer LBF)

Ein Thema rückt in jüngster Zeit immer tiefer in das Bewusstsein vieler Menschen: Der Umgang mit Altkunststoffen. Klar ist, die energetisch günstigste und umweltfreundlichste Option dafür ist das werkstoffliche Recycling. Allerdings weisen Kunststoffe, wenn sie oft viele Jahre ihre Funktion erfüllt haben, Vorschädigungen durch Umwelteinflüsse wie Oxidation und Photooxidation auf. Mit der Folge, dass die Verarbeitungs- und Langzeitstabilität des Kunststoffs negativ beeinflusst werden, und das stellt wiederum eine anspruchsvolle Nutzung des Rezyklats in Frage.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, haben jetzt neue Stabilisatorsysteme zur Eigenschaftsverbesserung von Polyolefin-Rezyklaten, insbesondere aus Polypropylen und Polyethylen, entwickelt. Die neuen Stabilisatorsysteme für Polyolefine sind wegweisend, wenn es darum geht, das Potenzial dieser Kunststoffe länger und effizienter zu nutzen. Sie werden die Auswirkungen von Schädigungen gezielt und signifikant verringern, so dass sich die damit hergestellten Rezyklate erneut für die Verarbeitung zu anspruchsvollen Produkten eignen. Bei der aktuell laufenden Weiterentwicklung arbeitet das Fraunhofer LBF eng mit der Heilbronner L. Brüggemann GmbH & Co. KG zusammen, einem führenden Hersteller maßgeschneiderter Hochleistungsadditive für technische Kunststoffe, der auch die Produktion und den weltweiten Vertrieb übernehmen wird.

Aus der Entwicklung schnell in den Markt
Das Fraunhofer LBF hat sein umfangreiches Know-how zur Wirkung von Kunststoff-Additiven, wie Antioxidantien, Lichtschutz-, Flammschutz- und Nukleierungsmittel, jetzt für die besonderen Herausforderungen von Rezyklaten genutzt. Stand der Technik war dabei die Nachstabilisierung, das heißt der Ersatz der im ersten Leben verbrauchten Stabilisatoren. Traditionell wirken diese allerdings unspezifisch – sie unterscheiden nicht zwischen Neuware und Rezyklat. Dem gegenüber haben die neuen Stabilisatorsysteme aufgrund ihrer speziellen Reaktivität das Potential, Vorschädigungen komplett zu kompensieren. So erlauben sie die gezielte Additivierung, um Rezyklate mit neuwaregleicher Verarbeitungs- und Langzeit-Wärmestabilität zu erhalten. Dabei basieren die neuen Systeme anteilig auf nachwachsenden Rohstoffen und tragen so zusätzlich zu einem reduzierten CO2-Eintrag in die Umwelt bei.

Dass das Entwicklungsziel in kurzer Zeit erreicht werden konnte, ist auch dem kürzlich ins Leben gerufenen Forschungscluster „Circular Plastics Economy“ zu verdanken. Über Branchengrenzen hinweg entwickeln hier fünf Institute der Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam mit ihren Stakeholdern Systemleistungen für eine funktionierende zirkuläre Kunststoffwirtschaft, die von Prototypen über das Recycling bis zu Akzeptanzprozessen und Geschäftsmodellen reichen.

„Mit seiner langjährigen und umfassenden Erfahrung im Bereich der Kunststoffadditive und seiner weltweiten Marktdurchdringung ist Brüggemann für uns der richtige Partner, um unsere Ideen für das Upcycling von Kunststoffen jetzt auch rasch zur Marktreife zu bringen“, unterstreicht Dr. Rudolf Pfaendner, Bereichsleiter Kunststoffe am Fraunhofer LBF. Aufbauend auf den Entwicklungsarbeiten des Fraunhofer LBF wird Brüggemann sein Know-how und sein technisches Potenzial einsetzen, um Rezepturen gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF anwendungsspezifisch zu optimieren. Das Unternehmen wird die zu entwickelnden Verkaufsprodukte auf die Anforderungen der Kunden und Märkte anpassen, anwendungstechnisch beraten und die großtechnische Herstellung, die Qualitätssicherung sowie die weltweite Vermarktung übernehmen.

Bestens auf die Produktion und Vermarktung vorbereitet
Traditionell setzt Brüggemann einen Schwerpunkt bei Hochleistungsadditiven für Polyamide, darunter Hitze-, Verarbeitungs- und Lichtstabilisatoren, Prozesshilfsmittel und Modifikatoren. Unter der Marke BRÜGGOLEN® vertrieben, sorgen diese im Spritzguss ebenso wie in der Extrusion für Verarbeitungseffizienz, erhöhte Bauteil-Lebensdauer und hohe Qualität zu wirtschaftlichen Bedingungen. Aufgrund der abzusehenden erheblichen Nachfragesteigerung baut das Unternehmen derzeit eine hochautomatisierte Produktionsanlage, die nach ihrer Fertigstellung deutlich erweiterte Kapazitäten bereitstellen wird. Als Basis für eine weltweite Vermarktung wird dort dann auch die Herstellung der neuen Additive für das Polyolefinrecycling integriert sein.

Dazu Dr. Klaus Bergmann, Bereichsleiter Kunststoffadditive bei Brüggemann: „Stetige Weiterentwicklung ist eine wesentliche Basis unseres Unternehmenserfolges. Wir sind sehr gerne die Kooperation mit dem Fraunhofer LBF eingegangen, um gezielt unser Portfolio von Recyclingadditiven auf Polyolefine zu erweitern. Letztlich ist es unser Ziel, mit Hilfe innovativer Additive die Qualität von Rezyklaten deutlich anzuheben und damit einen wichtigen Beitrag zu leisten für ein verstärktes Up-Cycling von Kunststoffabfällen.“

Bereits zur K2019, die vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf stattfindet, stellt Brüggemann auf Stand D08 in Halle 8a reaktive Kettenmodifikatoren für Polyamidrezyklate vor, die präzise und robust die für die jeweilige Anwendung gewünschte Einstellung der Molmassen und Viskositäten ermöglichen. Dabei reichen jeweils bereits geringe Additivmengen und ein einziger Extrusionsschritt aus, um Rezyklate herzustellen, deren Gebrauchseigenschaften auf Neuwareniveau liegen.

Das Fraunhofer LBF und der Circular Plastics Economy Cluster finden sich auf der K2019 in Halle 7 am Stand SC01.

Quelle: Fraunhofer LBF