Laut Umweltbundesamt wurden in Deutschland im Jahr 2019 rund 3,33 Mio. t Plastikabfälle werk- oder rohstofflich verwertet. Mehr als 38 % davon entfiel auf Polypropylen (PP), das aufgrund seiner Stabilität und Wärmebeständigkeit etwa für Innenausstattungen in Fahrzeugen, aber auch für Lebensmittelverpackungen und wiederverwendbare Behälter genutzt wird. (Bild: Polyvel Europe)
Besonders in Hinblick auf die EU-Recyclingquoten, die bis 2030 weiter erhöht werden sollen, werden Peroxidmasterbatche bei der Wiederverwertung von Kunststoff immer wichtiger. Denn das aus der mechanischen Vorsortierung verschiedener Stoffströme gewonnene Polypropylen weist häufig einen niedrigeren Schmelzflussindex auf, der die Weiterverarbeitung des Thermoplasts im Spritzgussverfahren ausschließt. Der MFI liegt meistens in einem Bereich, der weder für Weiterverarbeitung in der Extrusion noch für den Spritzguß geeignet ist. Vor allem in Anwendungen, bei denen eine kurze Zykluszeit unbedingt notwendig ist, lässt sich Recycling- Polypropylen, dem kein Peroxidmasterbatch zugesetzt wurde, nicht einsetzen. Aufgrund der teilweise sehr langen Polymerketten ist der Schmelzflussindex zu niedrig.
Aus diesem Grund wird Peroxid eingesetzt, um die langen Polymerketten des Polypropylens zu kürzen und so den Schmelzflussindex zu erhöhen. Sowohl in flüssiger als auch in Pulverform unterliegen der Transport und insbesondere der Umgang mit der entflammbaren, hochreaktiven und mitunter explosiven Chemikalie allerdings sehr strengen Sicherheitsauflagen. Die erforderliche Schutzausrüstung sowie spezielle Dosiertechnik verkomplizieren die gesamte Handhabung zusätzlich. Hinzu kommt, dass die Peroxide flüchtig und somit auch bei korrekter Lagerung nur begrenzt haltbar sind. Mit ihren P-Serie-Masterbatches hat die Polyvel Europe GmbH jedoch eine Alternative entwickelt, die sicher zu handhaben ist und sich dabei einfach dosieren lässt. Dank der verfügbaren Additiv-Konzentrationen von 5, 10 und 20 % Peroxid kann das Fließverhalten von Polypropylen auf diese Weise gezielt optimiert werden.
Sichere und einfache Verbesserung des Schmelzflussindexes
Mit den Peroxid-Masterbatches von Polyvel lassen sich die Verarbeitungseigenschaften von Polypropylen passgenau modifizieren. „Die Chemikalie wird in ein polymeres Trägermaterial eingearbeitet und dann in Granulatform gebracht“, so Sebbel. „Auf diese Weise wird das Peroxid bis zum Verarbeitungszeitpunkt vor Umwelteinflüssen abgekapselt.“ Im Granulat ist das Peroxid über fünf Jahre lang haltbar, da es sich nicht verflüchtigen kann. Der Transport und die Lagerung sind dabei unkompliziert und ohne besondere Auflagen oder Anforderungen möglich. Dementsprechend müssen bei der Handhabung keine besonderen Vorgaben erfüllt werden, die Anwendung ist besonders sicher und außerdem im Gegensatz zu flüssigem oder pulverförmigem Peroxid sehr einfach. Auch für die Dosierung werden keine speziellen Vorrichtungen benötigt.
Durch Peroxid-Masterbatches kann so eine gezielte Viskositätsmodifikation vorgenommen werden, die zu einer Erhöhung des Schmelzflussindex des Polypropylens führt. Zum einen wird so die Verarbeitung des Recycling- Polypropylen im Spritzguß überhaupt erst ermöglicht, zum anderen lässt sich das Peroxidmasterbatch aber auch direkt im Spritzgußprozess dosieren, um die Fließfähigkeit weiter zu erhöhen. Häufig lassen sich so dünnwandige Bauteile mit langen Fließwegen zuverlässiger und prozesssicher herstellen.
Weiterhin erlaubt die höhere Fließfähigkeit eine geringere Verarbeitungstemperatur, dadurch kann die Kühlzeit verringert werden, dadurch sinkt die gesamte Zykluszeit und die Produktivität wird gesteigert, was letztlich geringere Produktionskosten bedeutet.
Die Ergebnisse lassen sich durch die berechenbare Dosierung der Masterbatches zuverlässig reproduzieren. Indem der Schmelzfluss von Polypropylen so präzise und kostengünstig angepasst werden kann, lassen sich auch Rezyklate als höherwertiges Ausgangsmaterial verarbeiten. Auf diese Weise können in der Herstellung von Kunststoffbauteilen und -produkten letztendlich teure Primärrohstoffe eingespart werden.
Erleichterte Handhabung und feinere Dosierungsmöglichkeiten
Übliche Dosiermengen für das Peroxidmasterbatch liegen zwischen 0,1 und 1 %. „Bei solch geringen Zugabemengen ist es eine besondere Herausforderung, diese über einen langen Zeitraum gleichmäßig in den kontinuierlichen Compoundierprozess einzubringen“, erläutert Sebbel. „Die Granulatform der Masterbatches erleichtert dies wesentlich, denn dadurch erreicht man eine sehr homogene Verteilung im Polypropylen. Durch die verschiedenen Peroxidgehalte lassen sich sowohl kleine als auch große MFI-Sprünge präzise einstellen.“
Während sich der Schmelzflussindex von Polypropylen durch das Peroxid erhöht, wird Polyethylen dagegen zähflüssiger, was für die jeweiligen Verarbeitungsmethoden wie Folienextrusion und Blasformen von Vorteil ist. Auf diese Weise vereinfachen die P-Serie-Masterbatches letztendlich die Recyclingverfahren unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffe.
Quelle: Polyvel
