Recycling von thermoplastischen End-of-Life-Artikeln zum Einsatz in hochtemperatur- und medienbeständigen thermoplastischen Elastomeren (TPE-V) für Anwendungen im Motorraum alternativer Antriebskonzepte

Aufruf an kleine und mittelständische Unternehmen aus den Bereichen

  • Kautschuk- oder TPE-Verarbeitung
  • Granulieren/Recyceln/Bereitstellen von thermoplastischen End-of-Life-Artikeln
  • Produktion/Anwendung spritzgegossener Artikel auf Basis von TPE-V

zur Durchführung eines Gemeinschaftsprojektes oder im Rahmen eines öffentlich geförderten bilateralen ZIM-Projektes.

Ausgangssituation:

Zur Steigerung der Ressourcen-Effizienz von thermoplastischen End-of-Life-Artikeln müssen recycelte Kunststoffe in Form von sortenreinen aber auch unspezifizierten Mahlgütern und Regranulaten einem sinnvollen und effektiven Einsatzzweck zugeführt werden. Laut dem „Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung e.V. (bvse)“ liegt das derzeitige Überangebot an Kunststoffabfällen in der einerseits generell guten Konjunktur begründet, die zu ausgelasteten Verbrennungsanlagen und einem hohen Preisniveau führen. Andererseits beeinflusst das von der chinesischen Regierung proklamierte Importverbot von Kunststoffabfällen zum Jahresende 2017 die Situation der Unternehmen. Einer Marktstudie zu Folge wurden allein im letzten Jahr 7,3 Mio. t Kunststoffabfälle im Wert von 3,7 Mrd. USD aus den USA, Japan und Europa nach China exportiert. Durch dieses neue Gesetz, dessen Einhaltung vom chinesischen Umweltministerium überwacht wird, fällt es insbesondere auch deutschen Unternehmen zunehmend schwerer, ihre anfallenden Kunststoffabfälle abzusetzen, da es nahezu unmöglich erscheint die großen Mengen an Altkunststoffen in andere Märkte umzulenken. Die zukunftsweisende Aufgabe für Unternehmen des Kunststoffrecyclings besteht somit darin, bessere Strategien zur Sammlung und Sortierung von Kunststoffabfällen zu erarbeiten, um die Verarbeiter in kunststoff- und kautschuk-verarbeitenden Betrieben mit sortenreinen Sekundärmaterialien zu versorgen, die zu qualitativ hochwertigen Formteilen innerhalb der geforderten Spezifikationen weiter-verarbeitet werden können. Darüber hinaus müssen Lösungen erarbeitet werden, die es ermöglichen, die enormen Mengen an unspezifizierten Kunststoffabfällen gewinnbringend zu vermarkten und Anwendungsgebiete für Formteile aus „Off-Spec“-Materialien zu erschließen. Dies würde neben umwelttechnischen Gesichtspunkten auch zur Sicherung der Rohstoffversorgung in den verarbeitenden Betrieben beitragen.

Aufgrund der fortschreitenden Entwicklung im Bereich alternativer Antriebskonzepte (Hybridkonzepte, E-Mobilität) für Kraftfahrzeuge und die damit verbundenen hohen Anforderungen an die verarbeiteten Materialien (speziell für Bauteile im Motorraum), scheint der Einsatz recycelter Thermoplaste als anteiliger Sekundärrohstoff zur Herstellung qualitativ hochwertiger thermoplastischer Elastomere (TPE-V) möglich. Besondere Anforderungen werden dabei hinsichtlich der Temperatur- und Medienbeständigkeit z.B. für medienführende Leitungen oder Steckverbindungen gestellt, die sowohl vom Kunststoff als auch vom Elastomer eingehalten werden müssen. Hier ist die Langzeit-Hydrolyse-Beständigkeit aufgrund der häufig wechselnden Betriebsstoffe (z.B. Öl, Kraftstoff, Bremsflüssigkeit) als ein wichtiges Kriterium hervorzuheben. Der Einsatz thermoplastischer Elastomere könnte dazu beitragen, die Funktionalität und das Leistungsspektrum der eingesetzten Bauteile zu erhöhen, da die positiven Eigenschaften der beiden Materialgruppen Thermoplast und Elastomer in einem Bauteil vereint werden können.

Um den Anforderungen gerecht zu werden und darüber hinaus den umwelttechnischen Aspekt bei der Herstellung von Formteilen aus thermoplastischen Elastomeren zu berücksichtigen, soll in diesem Forschungsprojekt mit recycelten Thermoplasten gearbeitet werden, die als sortenreines oder unspezifiziertes Granulat bzw. Mahlgut in unterschiedlichen Partikelgrößen am Markt verfügbar sind. Dazu zählen z.B. sortenreine technische Thermoplaste wie Polyamide (PA) oder Polycarbonate (PC) aber auch unspezifizierte Gemische. Für die Kautschuk-komponente sind Mischungen z.B. auf Basis von peroxidisch zu vernetzendem NBR, HNBR oder FKM zu entwickeln, die sich durch eine gute Dauertemperaturbeständigkeit und eine gute Alterungsbeständigkeit auszeichnen. Außerdem ist auf eine gute Verträglichkeit der beiden Materialpartner zu beachten, die eine gute Anbindung der dispersen Elastomerphase im thermoplastischen Matrixwerkstoff ermöglicht. Durch das Recycling technischer Thermoplaste und die Wiederverwendung in hochwertigen TPE-V-Formteilen, soll somit ein ressourcenschonender nachhaltiger Umgang mit den Rohstoffen realisiert werden, der nahezu die gleichen gewünschten Materialeigenschaften aufweist, wie ein aus Neuware produzierter TPE-V.

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Dr.-Ing. Benjamin Klie

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