POLRECYC
In Zusammenarbeit mit Herrn Prof. Bernd-Rüdiger Meyer, Fürstenwalde
- Bestimmung zulässiger Regeneratanteile bei der Verarbeitung von Thermoplasten
- Grundlage für die Prognosen ist jeweils eine Meßreihe bzw. Masterkurve.
- Mit Hilfe der aufgenommenen Meßwerte kann auf weitere Versuche mit unterschiedlichen
Regeneratanteilen verzichtet werden. Die Prognosen sind nun in wenigen Sekunden
mit dem Programm möglich.
Wiederverarbeitung thermoplastischen Rücklaufmaterials (Regenerat, Regranulat)
scheitert i.d.R. an der Unsicherheit über die Auswirkung von Regeneratzusätzen auf
die Qualität der Kunststofferzeugnisse unter Praxisbedingungen. Diese beruht meist
weniger auf sachlich begründbaren Einwänden, als vielmehr auf Vorurteilen, die Abfallzusatz
pauschal als unzulässiges Qualitätsrisiko abstempeln, sowie fehlenden Erfahrungen.
Langjährige systematische Untersuchungen führten zur Entwicklung eines Konzeptes,
das durch eine Kombination von Experiment und Berechnung die zulässigen Regeneratanteile
für meßbare Qualitätskriterien von Kunststofferzeugnissen bestimmt. Dieses Konzept
wurde für die wichtigsten Kunststoffe, Verfahren und Qualitätsanforderungen eingehend
experimentell überprüft und seine rationelle Anwendung als Computerprogramm nutzbar
gemacht.
Exemplarisch betrachtet wird der kürzeste Recyclingweg (geschlossene Stoffkreisläufe
im Verarbeitungsbetrieb), der die betriebswirtschaftlich und ökologisch größten
Vorteile bietet. Die hinlänglich bekannte Abhängigkeit der Teileeigenschaften von
den Verarbeitungszyklen führt zur Bestimmung des Grenzregeneratgehaltes. Ab einem
bestimmten Grenzregeneratgehalt wird der vorgegebene Eigenschaftsgrenzwert auch
bei beliebig vielen Materialdurchläufen nicht mehr unter- bzw. überschritten. Diese
Grenze ist identisch mit dem maximal zulässigen Rücklaufmaterialanteil. Geringere
Anteile sind für den Gebrauchswert des Erzeugnisses unproblematisch. Wird dieser
Grenzwert durch systematische Versuche bestimmt, so ist damit ein erheblicher Aufwand
(Prüfungen, Messungen, Auswertungen) verbunden.
Es bietet sich an, statt durch aufwendige Versuche die Eigenschaftsänderungen durch
ein Rechenmodell zu prognostizieren, um auf diese Weise den Grenzregeneratgehalt
zu bestimmen. Ein geeignetes mathematisches Modell besteht aus 3 Komponenten:
Die 1. Komponente liegt in Form einer Reihenentwicklung für den bisher betrachteten
Prozeßablauf vor. Um als 2. Komponente die Eigenschaftsfunktion experimentell
zu ermitteln, muß das Material mehrmals bei 100%-igem Einsatz von Rücklaufmaterial
verarbeitet und die entsprechende Eigenschaft geprüft werden. 6 bis 8 Materialdurchläufe
sind dabei völlig ausreichend. Eigenschaftsadditionsgesetze für weitgehend homogene
und isotrope Werkstoffe sind bekannt und stellen die 3. Komponente dar.
Mit diesem Ansatz läßt sich für Regeneratgehalte und Verarbeitungszyklen die resultierende
Eigenschaft berechnen und damit der Grenzregeneratanteil bestimmen. Vorausgesetzt
wird dabei, daß die für die Regeneratprognose relevanten Eigenschaften der Produkte
als variable Größen meßbar sind und in sinnvoller Korrelation zu den Gebrauchseigenschaften
der Erzeugnisse stehen. Die Forderung nach meßbaren Eigenschaften grenzt zunächst
solche Qualitätsanforderungen aus, die als optisch - visuelle Merkmale meist dual
bewertet werden. Nach Bestimmung des Grenzregeneratgehaltes muß daher u.U. in einer
zusätzlichen Kontrollreihe die Erfüllung diesbezüglicher Forderungen geprüft werden.
Für den zusetzbaren Regeneratanteil, der als werkstoffbezogener Festwert nicht existiert,
wird in Firmenschriften der Rohstoffhersteller häufig der pauschale Wert von 20%
genannt. Tatsächlich kann dieser Prozentsatz jedoch formteilabhängig oft erheblich
überschritten werden. Bezüglich der Verarbeitungseigenschaften muß der Einfluß des
Regenerats auf Einzugs- und Fließverhalten (Molekülabbau/Vernetzungsreaktionen)
beachtet werden. Übliche Abweichungen bei den Verarbeitungsparametern (Zeit, Temperatur,
Druck) können jedoch meist vernachlässigt werden.
Die o.a. Betrachtungen gingen vom geschlossenen Stoffkreislauf an einer Maschine
aus, sind jedoch auch auf ganze Erzeugnissortimente übertragbar. Damit gelingt es,
die gesamte Regeneratbilanz auf eine sichere Grundlage zu stellen. Die erfolgreiche
Erprobung in der Praxis zeigte eindeutig, daß teilweise Überschreitungen des Grenzregeneratgehalts
durchaus zulässig sind.