Fließverhalten von PP-Rezyklaten für das Spritzgießen modifizieren

Das aus der mechanischen Vorsortierung verschiedener Stoffströme gewonnene Polypropylen (PP) weist häufig einen niedrigeren Schmelzflussindex (MFI) auf. Der Index liegt meist in einem Bereich, der weder für das Weiterverarbeiten in der Extrusion noch für das Spritzgießen geeignet ist. Das trifft insbesondere bei Anwendungen mit kurzen Zykluszeiten zu. Ein Grund sind die teils sehr langen Polymerketten.

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 Polyvel Europe eine Alternative entwickelt, die sicher zu handhaben und zu dosieren ist. Mithilfe der verfügbaren Additiv-Konzentrationen von 5, 10 und 20 % Peroxid kann das Fließverhalten von Polypropylen auf diese Weise gezielt optimiert werden.

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“, sagt 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.

Mit Peroxid die Viskosität von Polypropylen gezielt modifizieren

Durch Peroxid-Masterbatches kann so eine gezielte Viskositätsmodifikation vorgenommen werden, die zu einer Erhöhung des Schmelzflussindex des Polypropylens führt. Zum einen wird so das Verarbeiten des Recyclings-Polypropylens im Spritzgießen überhaupt erst ermöglicht, zum anderen lässt sich das Peroxid-Masterbatch auch direkt im Spritzgießprozess 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, wodurch die gesamte Zykluszeit sinkt und die Produktivität gesteigert wird.

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.

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.