PE/PP-Komposite mit hohem Anteil an organischen Abfällen
Question
Ist es möglich, bis zu 45 Gew.-% Haushaltsorganik (reich an Zellulose, insbesondere aus Papier, Karton, Wurzeln und Pflanzenresten) in herkömmliche Polymere wie PE oder PP einzubringen, um Komposite herzustellen, die herkömmliche Kunststoffe ersetzen können und gleichzeitig wirtschaftlich rentabel sind?
Expertise
Materia Nova verfügt über Fachwissen in der Polymerchemie, der Verarbeitung von Polymeren durch (reaktive) Extrusion sowie in Materialanalytik-Techniken.
Diese drei Bereiche sind entscheidend für die Entwicklung von Materialien mit kontrollierten Eigenschaften.
Die Einbringung von Haushaltsorganik in ein Polymer mittels ko-rotierender Doppelschneckenextrusion ermöglicht eine feine Dispersion der Abfälle im Polymer. Die resultierenden Materialien weisen jedoch mechanische Eigenschaften auf, die unter denen des Polymers liegen (verminderte Schlagzähigkeit, erhöhter Biege-Modul). Dieser Eigenschaftsverlust wird umso größer, je höher der Anteil der eingebrachten Abfälle ist.
Durch die Zugabe kommerziell verfügbarer Additive können hohe Mengen organischer Abfälle eingebracht werden, ohne die Eigenschaften des Ausgangspolymers zu verschlechtern – teilweise sogar verbessert werden.
Die durch diese Additivierungsstrategien hergestellten Komposite zeigen Melt Flow Index (MFI)-Werte, die mit den üblichen Formgebungs- und Verarbeitungstechniken (Spritzguss und Extrusion) kompatibel sind. Zudem ist die Wasserempfindlichkeit dieser Komposite (Wasseraufnahme oder Auswaschung von Verbindungen) sehr gering, was Möglichkeiten für Anwendungen im Außenbereich (Terrassen, Baukonstruktionen, Container, Zäune, Möbel, Dekoration) mit mechanischen Eigenschaften (z. B. Schlagzähigkeit) eröffnet, die herkömmlichen Polymeren überlegen sind.
Lösung
Die feine Dispersion von organischen Abfällen (bis zu 45 %) in einer polyolefinartigen Polymermatrix durch ko-rotierende Doppelschneckenextrusion (mit speziellem Schneckenprofil) in Gegenwart eines sorgfältig ausgewählten Additivs (10 Gew.-% mit geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften) ermöglicht die Herstellung eines Materials, das für Anwendungen im Außenbereich geeignet ist (Terrassen, Baukonstruktionen, Container, Zäune, Möbel, Dekoration) und mechanische Eigenschaften (z. B. Schlagzähigkeit) aufweist, die herkömmlichen Polymeren überlegen sind. Die Zugabe von 45 % organischen Abfällen könnte zudem die Produktionskosten im Vergleich zum Einsatz des Basispolymers senken.