Recy / InfraPolymer - TrennrPET PET-Charakterisierung und Rezepturentwicklung
Projektleiter: Dr. Michael Gladitz
Projektnummer: BMWK / ZIM, 16KN085940
Laufzeit: 01.09.2020 – 31.08.2022
Aufgabenstellung
Ziel war es, die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für ein werkstoffliches Recycling von PET-Faserabfällen aus PVC/PET-Faser-Verbundwerkstoffen, wie u. a. Lkw-Planen, zu erforschen und somit die PET-Fasern wiederzuverwenden statt sie thermisch zu verwerten. Dazu wurden die Abfälle nach mechanischer Aufbereitung in verschiedene Faserfraktionen getrennt und die material- und recyclingspezifische Nutzung für diverse Halbzeugprozesse untersucht sowie weitere Optimierungen an der Materialzusammensetzung iterativ vorgenommen. Vor allem die Nutzung der rPET-Faser-Fraktionen als Sekundärrohstoff für Vliesbildungsprozesse und die Herstellung von Compounds wurden eruiert. Ziel war ein maßgeblicher Beitrag zur Klima- und Ressourcen-Schonung im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes der EU.
Ergebnisse
Nach der Trennung der Verbunde durch den Industriepartner ergab die Charakterisierung der verschiedenen rPET-Faserfraktionen eine Auswahl, die in verschiedenen Verarbeitungsprozessen auf ihre Eignung untersucht wurden. So gelang es, Nassvliese und Airlaidvliese mit gutem Eigenschaftsniveau herzustellen. Gerade im Nassvliesprozess führten störende harte Stippen von Matrixresten immer wieder zu Anlagenproblemen und Fehlstellen im Vlies, was auch die Anwendbarkeit der Halbzeuge einschränkt. Der Airlaidvliesprozess erwies sich indes als besonders geeignet, um rPET-Faserfraktionen mit größerer Faserlänge und breiterer Faserlängenverteilung zu festen Plattenhalbzeugen weiterzuverarbeiten. Hierzu mussten den Rezepturen 10 bis 20 Masse-% Neufasern als Bindefasern – auch mit der Funktion der thermischen Fixierung – zugemischt werden.
In Abhängigkeit von der Faserlängenverteilung der rPET-Fasern und des Bindefaseranteils konnten verschiedene Festigkeiten und Verdichtungsgrade für Airlaidplatten erzeugt werden. Die anschließende Charakterisierung der Halbzeuge, u.a. zur Wärmeleitfähigkeit, ließ sehr gute Dämmeigenschaften erkennen, die das Niveau von Styropor erreichten. Im Weiteren wurde auch die Herstellung von Langfasergranulat erfolgreich im Labormaßstab demonstriert. Hierzu wurden die rPET-Faserfraktionen mit rPVC-Pulvern und weiteren Zuschlagsstoffen, wie z. B. Kreide, mit einem speziellen Auspresskneter in der Schmelze gemischt und anschließend ähnlich einer Extrusion ein Strang ausgetragen und granuliert. So konnten verschiedene Compounds mit bis zu 70% rPET-Faseranteil noch verarbeitet werden. Ausgewählte Granulate konnten erfolgreich für die Herstellung von PVC-Platten und Folien eingesetzt werden, wobei selbst bei sehr hohem rPET-Faseranteil kaum Stippen oder andere Fehlstellen an den Muster-Halbzeugen auftraten. Dies belegt die signifikante Anhebung der Homogenität durch den Mischprozess im Kneter, wodurch sich neue Weiterverwendungsmöglichkeiten und die Einstellung verschiedener Eigenschaften für die rPET-Faserabfälle in Form von Compounds ergeben. Das Ziel, spezifische Verarbeitungsrouten und Materialrezepturen zum Recycling von PET-Fasern zu entwickeln, konnte somit für verschiedene Fraktionen an rPET-Faserqualitäten erfolgreich umgesetzt und demonstriert werden.
Anwendung
Die entwickelten Rezyklatrezepturen und Halbzeugherstellungsrouten für definierte Fraktionen an PET-Faserabfällen können zur Herstellung von Vliesen, Platten und Folien genutzt werden. Wie durch verschiedene Bemusterungen der Rezepturen bzw. Halbzeuge beim Verbundpartner gezeigt werden konnte, sind die Rezyklate unter anderem für Anwendungen im Bau-, Schallschutz- und/oder Bahnbereich sehr vielversprechend.
