Ein einzigartiges und erfolgreiches F&E-Modell für die Kunststoffindustrie

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Batchreaktor mit angeschlossener Kondensationseinheit für die Depolymerisation von Styrolabfällen im Labormaßstab (Foto: © NMB)

INEOS Styrolution, Weltmarktführer für Styrolkunststoffe, und die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) in Kooperation mit der Universität Bayreuth feiern den siebten Jahrestag ihrer Zusammenarbeit.

Diese erfolgreiche Kooperation ist zu einem integralen Bestandteil des F&E-Portfolios von INEOS Styrolution geworden. Im Laufe der Zeit hat die Zusammenarbeit einen starken Fokus auf die Entwicklung nachhaltiger Innovationen für die gesamte Wertschöpfungskette von Styrolkunststoffen entwickelt.

Insbesondere sind folgende Highlights zu nennen:

  • Depolymerisation von Polystyrol zur Umwandlung von Post-Consumer-Styrolabfällen in Styrol-Monomer
  • Ökobilanzierung von Polystyrol-Recycling-Prozessen
  • Schaumstoffe mit kontrollierter Zellmorphologie und hervorragenden Isoliereigenschaften
  • Verarbeitung von rezykliertem ABS in Kombination mit Neuware in Co-Injektions-Spritzgießverfahren

Im Laufe der vergangenen sieben Jahre hat sich Bayreuth für INEOS Styrolution als F&E-Zentrum mit starker Innovationskraft fest etabliert. Die außergewöhnliche Ko-operation zwischen den Beteiligten geht weit über eine reine Auftragsforschung oder die Förderung von wissenschaftlichen Arbeiten im Rahmen einzelner Forschungsprojekte hinaus. Sie bietet INEOS Styrolution Zugang zu einem hochqualifizierten und engagierten Forscherteam. Der wissenschaftliche Koordinator des Teams evaluiert ständig neue Konzepte für die Weiterentwicklung der Styrolkunststoffe. Er ist für INEOS Styrolution Ansprechpartner bei der Lösung wissenschaftlicher Fragestellungen und organisiert die Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachbereichen der Universität Bayreuth.

Die enge Zusammenarbeit zwischen NMB und der Universität Bayreuth, insbesondere mit dem Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie I unter der Leitung von Professor Dr. Hans-Werner Schmidt und dem Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Volker Altstädt, ermöglicht INEOS Styrolution den Zugriff auf die Expertise weltweit anerkannter Experten auf dem Gebiet der grundlegenden und angewandten Polymerwissenschaften bzw. Kunststofftechnologie.

Die Region Nordbayern ist europaweit als Kerngebiet der Polymerinnovationen bekannt. Sie ist zudem Standort innovativer KMUs, die sich auf Kunststoffverarbeitung und Compoundierung spezialisiert haben. Dieser Aspekt war für INEOS Styrolution ein wichtiges Kriterium bei der Entscheidung, Bayreuth als integralen Bestandteil in ihr F&E-Portfolio aufzunehmen.

Umwandlung von Post-Consumer-Styrolabfällen in ein wertvolles Ausgangsmaterial

Nachhaltigkeitskonzepte für Styrolkunststoffe spielen für INEOS Styrolution eine zentrale Rolle. Ein wichtiger Baustein hierfür ist dabei die Schaffung einer Kreislaufwirtschaft für Styrolmaterialien zur Vermeidung von Deponierung und Verbrennung und zur Aufwertung von Polystyrolabfällen zu einem wertvollen Rohstoff für recycelte Materialien. Hierzu beschäftigte sich das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsprojekt ResolVe mit der Depolymerisation von Polystyrol-Post-Consumer-Abfällen.

Das erfolgreich abgeschlossene Projekt wurde von INEOS Styrolution geleitet und in Zusammenarbeit mit zwei Instituten (I.A.R. und IKV) der RWTH Aachen, INEOS O&P Europe sowie NMB durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Post-Consumer-Polystyrol-Abfälle tatsächlich ein wertvoller Rohstoff für Styrol-Monomer sind und die Depolymerisation solcher Abfälle Potenzial für eine echte Kreislaufwirtschaft schafft. Das robuste Verfahren toleriert eine Vielzahl von Kontaminationen, sodass es für Abfälle aus verschiedenen Quellen anwendbar ist. Das auf diesem Verfahren basierende recycelte Polystyrol besitzt identische physikalische Eigenschaften, wie konventionell hergestelltes Polystyrol. Zudem ist die Herstellung Energie- und CO2-effizient.

Untersuchung von Schäumen mit kontrollierter Zellmorphologie und verbesserten Eigenschaften

Geschäumte Materialien werden in großem Umfang im Leichtbau, für innovative Verpackungen sowie zur Wärmedämmung eingesetzt. Dies führt jeweils auf seine Weise zu Energieeinsparung. Darüber hinaus ist durch die Verwendung von Polymerschäumen im Vergleich zu kompakten Kunststoffen weniger Material erforderlich, um ein definiertes Bauteilvolumen auszufüllen. Damit tragen Polymerschäume unmittelbar zur Ressourceneinsparung bei.

Aktuell werden in Bayreuth neuartige Ansätze zur Verbesserung der Schaummorphologie und Zellgröße auf der Basis verschiedener Styrolkunststoffe untersucht. Ziel ist es, Schaummaterial mit einem einzigartigen Eigenschaftsprofil zu entwickeln, um neue Anwendungsfelder für den Leichtbau zu eröffnen und die Nachhaltigkeit bestehender Anwendungen zu verbessern.

Verarbeitung von rezyklierten ABS in Kombination mit Neuware in Co-Injektions-Spritzgießverfahren

Mit der kürzlich eingeführten Styrolution ECO-Familie konnte INEOS Styrolution die industrielle Machbarkeit des werkstofflichen Recyclings von ABS demonstrieren. Diese Materialentwicklung wird durch die „INEOS Styrolution – Bayreuth“-Partnerschaft unterstützt. Aktuell untersucht NMB ein Coinjektions-Spritzgießverfahren, bei dem Post-Consumer-ABS als Kernmaterial verwendet wird, das als Kern noch im Schmelzezustand in eine ummantelnde ABS-Neuware eingespritzt wird. Da das neue Material den recycelten Kern vollständig einkapselt, sind die Oberflächeneigenschaften und das Erscheinungsbild der so hergestellten Teile identisch mit denen konventionell gefertigter ABS-Bauteile.

Dr. Norbert Niessner, Director Global R&D and Intellectual Property bei INEOS Styrolution, über die Zusammenarbeit: „Innerhalb von sieben Jahren wurde der F&E-Standort Bayreuth zu einem integralen Bestandteil des globalen F&E-Netzwerks von INEOS Styrolution. Modernste Ausrüstung, großer Kooperationsgeist und Zugang zu allen neuen Trends der heutigen Polymerwissenschaft machen die NMB und die Universität Bayreuth zu unseren bevorzugten Partnern, wenn es darum geht, für uns als führendes Unternehmen in einer wichtigen globalen Industrie wissenschaftliche Ergebnisse von Weltklasse zu erzielen.“

Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt, Geschäftsführer der Neue Materialien Bayreuth GmbH, ergänzt: „In den letzten sieben Jahren hat diese einzigartige Zusammenarbeit der NMB die große Chance gegeben, hochaktuelle Themen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit zu bearbeiten, um damit eine effizientere Nutzung unserer globalen Ressourcen zu erreichen.“

Dr.-Ing. Thomas Neumeyer, Leiter des Geschäftsbereichs Kunststoffe der Neue Materialien Bayreuth GmbH ergänzt: „Die Intensität der Zusammenarbeit geht weit über die Teamarbeit in herkömmlichen F&E-Projekten hinaus. Die Beteiligten auf beiden Seiten bilden ein hocheffizientes Team. So konnten auch unter den aktuellen Herausforderungen durch die Corona-Krise alle Themen der Zusammenarbeit zielorientiert weiter vorangetrieben werden.“

Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt, Inhaber des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie an der Universität Bayreuth, kommentiert zur Kooperation: „Die Zusammenarbeit mit INEOS Styrolution bietet Studierenden der Chemie und Ingenieurwissenschaften einen einzigartigen, hochattraktiven Zugang zur anwendungsorientierten Forschung. In den letzten sieben Jahren haben wir in dieser einzigartigen Zusammenarbeit ein Umfeld des Vertrauens, des Austauschs und der Flexibilität geschaffen, das die ideale Voraussetzung bietet, angewandte Forschung in Innovation umzusetzen.“

Dr. Tristan Kolb, wissenschaftlicher Koordinator der Kooperation, ergänzt: „Es ist mir eine Freude, diese Zusammenarbeit am Standort Bayreuth zu leiten. Vor allem die offenen und fruchtbaren Diskussionen der hoch motivierten und kompetenten Teams auf allen drei Seiten sind ein Schlüssel, um die Vielzahl interessanter Forschungsprojekte erfolgreich durchzuführen.“

Quelle: INEOS Styrolution

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