Session 1 des 33. IKV-Kolloquiums nimmt mechanisches Recycling in den Fokus
Das IKV arbeitet in zahlreichen Forschungsprojekten intensiv an der verfahrenstechnischen Entwicklung von Prozessen, die die Rezyklatqualität erhöhen und damit den Einsatz von Rezyklaten in anspruchsvollen Anwendungen ermöglichen. Das 33. IKV-Kolloquium thematisiert unter anderem die Chancen und Herausforderungen des Advanced Mechanical Recyclings.
Um die 2030 in Kraft tretenden EU-Vorgaben in Bezug auf den Einsatz von Rezyklaten in Verpackungen zu erreichen, sind umfassende Anstrengungen in jedem Teilschritt der Prozesskette des mechanischen Recyclings dringend erforderlich. Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen arbeitet in zahlreichen Forschungsprojekten intensiv an der verfahrenstechnischen Entwicklung von Prozessen, die die Rezyklatqualität erhöhen und damit den Einsatz von Rezyklaten in anspruchsvollen Anwendungen ermöglichen.
Die Nutzung von Rezyklaten in neuen Kunststoffprodukten und die Schaffung effektiver Stoffkreisläufe leistet einen erheblichen Beitrag zum Erreichen aktueller Nachhaltigkeitsziele, wie CO2-Einsparungen, Verhinderung des Eintrags von Kunststoffen in die Umwelt oder Reduzierung des Bedarfs an fossilen Rohstoffen. Eine Herausforderung stellt dabei die im Vergleich zu Neuware geringere Qualität der Rezyklate dar, die insbesondere den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen wie Verpackungen verhindert. Das hat zur Folge, dass gerade im Verpackungssektor, der in Europa den größten Anteil der produzierten Kunststoffe verbraucht, die geforderten Rezyklatquoten nicht erreicht werden können.
© IKVDas IKV verfolgt in öffentlich sowie industriell geförderten Forschungsprojekten einen ganzheitlichen Ansatz zur Verbesserung der Rezyklatqualität. Dazu sollen alle Schritte des mechanischen Recyclings optimiert und so aufeinander abgestimmt und kombiniert werden, dass jeder Schritt das bestmögliche Ergebnis liefern kann. Hierbei arbeitet das IKV eng mit Unternehmen aus allen Bereichen der Kunststoffindustrie zusammen. Das 33. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik liefert in Session 1, Additivierung, De-Inking, Coating – Bausteine zur Steigerung des Rezyklateinsatzes, spannende Einblicke.
LOOPCYCLING – Advanced Mechanical Recycling von LDPE-Verpackungsfolien für das Erreichen echter Kreislaufwirtschaft im Bereich des Kunststoffrecyclings
Im Gemeinschaftsforschungsprojekt LOOPCYCLING untersucht das IKV in enger Kooperation mit mehr als 20 Unternehmen aus allen Teilen der Kunststoffindustrie das mechanische Recycling von LDPE-Verpackungsfolien. Angefangen bei der Sortierung der Folienabfälle aus dem gelben Sack werden alle Prozessschritte auf dem Weg zu einer Rezyklatfolie eingehend untersucht, optimiert und aufeinander abgestimmt. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf dem De-Inking, bei dem die Druckfarben von den Verpackungsfolien entfernt werden. Durch diesen vorgelagerten Schritt können Degradation der Kunststoffe und der Gehalt an Kontaminanten bei der Regranulierung erheblich reduziert werden. Für die Compoundierung werden, neben verfahrenstechnischen Lösungen, auch verschiedene Additive untersucht, die die Degradation der Kunststoffe minimieren, ungewünschte Geruchsstoffe binden und insgesamt die Weiterverarbeitung begünstigen. Das Ausmaß der Kontamination der Rezyklate im Verlauf der Prozesskette wird am IKV mit geeigneten Verfahren untersucht.
Durch die konsequente Umsetzung der aktuell besten Recyclingstrategien sollen Rezyklate von höchster optischer und mechanischer Qualität entstehen, die obendrein nur minimale Mengen an Kontaminanten enthalten. Ein Ziel des Projektes ist es, aus den aktuellen Folienabfällen aus dem gelben Sack Rezyklate herzustellen, die für den Einsatz in kontaktsensitiven Verpackungen (also zum Beispiel für die Verpackung von Hygiene- und Kosmetikprodukten oder sogar Lebensmitteln) in Frage kommen (Abbildung 1).
Zusätzlich werden im Zuge des Projekts definierte Foliensysteme untersucht, die die aktuellen Vorgaben des „Design for Recycling“ erfüllen und somit als recyclingfähig gelten. Das erlaubt einen Einblick in die tatsächliche Recyclingfähigkeit des Folienabfallstroms, wie er unter den ab 2030 geltenden regulatorischen Rahmenbedingungen in Europa zu erwarten ist. Durch die gezielte Auswahl von Foliensystemen mit variierendem Aufbau (Frontal- /Konterdruck, Laminate, Bindemittel, Barrieren, Kaschierungen, Primerschichten, MDO- und BO-PE sowie Fremdpolymere) können im Verlauf der Recyclingkette beobachtete Besonderheiten direkt mit den Eigenschaften der Folie verknüpft werden und erlauben somit maximalen Erkenntnisgewinn. Hieraus ergibt sich außerdem die Möglichkeit, Verfahren ideal an die zukünftigen Verpackungslösungen anzupassen und ggf. das Design for Recycling auf wissenschaftlicher Basis mitzugestalten.
Plasmabarrieren schützen Verpackungsgüter vor Kontamination
Bereits geringe Kontaminationsgrade können den Einsatz von Kunststoffrezyklaten für kontaktsensitive Verpackungen verhindern. Ergänzend zur Optimierung der Recyclingprozesse verfolgt das IKV daher den Ansatz, mittels des PECVD-Verfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) funktionale Barriereschichten aufzubringen, die die Migration potenzieller Schadstoffe aus dem Rezyklat signifikant reduzieren können. Im plasmagestützten Beschichtungsprozess werden hauchdünne Schichten auf die Oberfläche der Verpackung aufgebracht, die eine effiziente Barriere gegenüber Gasen sowie Kontaminanten bieten. So kann das verpackte Gut geschützt und der Einsatz von Rezyklaten in sensiblen Verpackungslösungen ermöglicht werden (Abbildung 2).
© IKVKreislaufwirtschaft beim 33. Internationalen Kolloquium Kunststofftechnik
- Session 1: Additivierung, De-Inking, Coating – Bausteine zur Steigerung des Rezyklateinsatzes
- Session 2: Kreislauffähige Produkte durch Schaumspritzgießen
- Session 6: Werkstoffliches Recycling von CFK: Vitrimere als Wegbereiter
- Session 7: Analyse und Verbesserung der Qualität von Polyolefin-Rezyklaten
- Session 12: Verarbeitungs- und Recyclingtechnologien für Polyurethane
- Session 14: Verarbeitung von Rezyklaten in der Folienextrusion
Im Rahmen von „IKV 360° – Forschung live“ machen die wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter das Thema an verschiedenen Stationen im IKV-Technikum unmittelbar erlebbar.