Rebond

Qualifizierung von Rezyklatkunststoffen für Klebverbindungen

Ziel der Entwicklung

Kunststoffe sind ein elementarer Bestandteil unseres Lebens und finden beispielsweise Anwendung in der Mobilitätsbranche, in der Elektronik- und Unterhaltungsindustrie sowie in zahlreichen Konsumgütern. Auf Grund der einfachen und preisgünstigen Verfügbarkeit, der einfachen Verarbeitungsmöglichkeit und des geringen Gewichts finden Kunststoffe ein immer breiteres Anwendungsspektrum, was sich in einer stetig steigenden Kunststoffproduktion wiederspiegelt. Bei vielen Kunststoffprodukten handelt es sich allerdings um Einwegprodukte, sodass viele Erzeugnisse nach dem Ende ihrer Produktlebenszeit eine Umweltbelastung darstellen. Um etwa den Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt zu verringern, ist die Transformation von einer linearen zu einer zirkulären Kunststoffwirtschaft zu vollziehen.

Politisch fußt dieser Transformationsdruck auf der Richtlinie 2008/98/EG (Abfallrahmenrichtlinie), dem Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz) und dem europäischen Kreislaufwirtschaftsgesetz. Das Ziel dieser Richtlinien und Gesetze besteht darin, den Verbrauch fossiler Rohstoffe und damit die Zerstörung von Lebensräumen bei deren Förderung sowie die bei der Erzeugung anfallenden Treibhausgasemissionen zu verringern. Die 2018 novellierte Richtlinie über Verpackungen und Verpackungsabfälle der EU (Richtlinie EU 2018/852) schreibt zudem verbindliche Recyclingquoten fest. So müssen bis zum 31.12.2025 50 Gewichtsprozent und bis zum 31.12.2030 55 Gewichtsprozent der Kunststoffverpackungsabfälle recycelt werden. Das Projekt Rebond sollte die Rezyklatkunststoffe für Folgeanwendungen qualifizieren und Vorbehalte gegenüber der Qualität von Rezyklaten abbauen.

Vorteile und Lösungen

Innerhalb des Projekts wurden die beiden Kunststoffe Polyethylenterephthalat (PET) und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) mit einem Rezyklatgehalt von 0 %, 80 % und 100 % vergleichend untersucht. Hierfür wurden die Neuware und die Kunststoffe mit Rezyklatanteil auf ihre Kennwerte Mittenraugkeit, Fremdstoffgehalt, Zugfestigkeit, thermische Längenausdehnung, Wasseraufnahme und Oberflächenenergie untersucht. Zudem wurden die verschiedenen Kunststoffabmischungen mit Hilfe verschiedener Klebstofftypen (Polyurethan, Methacrylat, Hotmelt) miteinander verklebt. Die verklebten Proben wurden einer Druckscherprüfung zur Bestimmung der Festigkeit der Klebung unterzogen. Anschließend wurden die verklebten Proben einer Klimalagerung ausgesetzt, mit welcher eine Alterung der Klebverbindung simuliert werden kann, wodurch Rückschlüsse auf die Klebfestigkeit durch dauerhaft einwirkende Umwelteinflüsse gezogen werden können. Die gealterten Proben wurden ebenfalls mittels der Druckscherprüfung untersucht und mit den ungealterten Proben verglichen.

Insgesamt konnte in diesem Projekt gezeigt werden, dass die Kunststoffrezyklate PET und ABS in den am ifw Jena durchgeführten Untersuchungen gegenüber den Primärkunststoffen die gleichen bzw. nur leicht veränderte Eigenschaften besitzen, sowohl bei den Materialeigenschafen als auch bei den Klebfestigkeiten, was sie in Hinblick auf mögliche CO2-Einsparungen zu interessanten Werkstoffen macht. Dies kann kleine und mittelständische Unternehmen im kunststoffverarbeitenden Sektor dazu ermutigen, zukünftig verstärkt Kunststoffrezyklate einzusetzen.

Zielmarkt

Die Ergebnisse des Projekts richten sich an alle kunststoffverarbeitenden Betriebe, da diese sich in absehbarer Zukunft mit dem Einsatz von Rezyklaten befassen werden müssen. Vorrangig richten sich die erzielten Ergebnisse aber an KMU, welche nicht die Möglichkeit haben, eigene Forschungen zu der Eignung von Rezyklatkunststoffen durchzuführen. Der Wissenstransfer läuft hauptsächlich über die Veröffentlichung der Projektergebnisse auf Tagungen oder in Fachzeitschriften. Im Falle der LOI-Geber werden die Ergebnisse als Bericht bereitgestellt. Durch die politisch gewollte Transformation zur Kreislaufwirtschaft und den verbindlichen Recyclingquoten wird in den kommenden Jahren mit vermehrten Anfragen seitens der Industrie zum Thema der Rezyklatkunststoffe gerechnet. Durch die in diesem Projekt gesammelten Erfahrungen wird mit industrienahen Forschungen/Forschungsprojekten gerechnet.