Projekt 03654/01

Verwertung von Kunststoffmischungen aus Altgeräten

Projektdurchführung

Technische Universität KaiserslauternLehrstuhl für Konstruktion im Maschinen-und Apparatebau
Gottlieb-Daimler-Str., Geb. 42
67663 Kaiserslautern

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Anläßlich der geplanten Elektronikschrottverordnung rückten in den vergangenen Jahren Fragen eines sinnvollen ökonomisch tragfähigen Kunststoffrecyclings für Materialien aus diesem Herkunftsbereich stärker in den Mittelpunkt des Interesses. Möglichkeiten hierzu waren zunächst nur für sortenreine Altkunststoffe definierter Qualität und Herkunft zu sehen. Die bei der Verwertung entstehenden vermischten Kunststoff-Fraktionen entziehen sich oft einem hochwertigen Wiedereinsatz und können überwiegend nur energetisch oder rohstofflich genutzt werden. Das Vorhaben zielt auf die Verwertung einer vermischten Kunststoff-Fraktion zu neuen Produkten z. B. als Gehäuse oder Zubehörteile. Das Einsatzmaterial aus Altstaubsaugern besteht weitgehend nur aus PA und ABS und ist frei von Flammschutzzusätzen. Hieraus wurden nach einer trockenen Vorreinigung Prüfkörper und dünnwandige hochwertige Spritzgußartikel gefertigt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Sammeln und Erfassen der Kunststoffteile bei der Fa. Vorwerk Elektro Stiftung & Co. KG, Wuppertal

2. Reinigung der demontierten Kunststoffteile mit Hilfe trockenmechani-scher Verfahren sowie die Weiterentwicklung von Trockenreinigungsverfahren bei Firma Pallmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Zweibrücken

3. Untersuchungen an Modellmischungen aus PA und ABS aus Polymerneuware mit Hilfe kommerziell erhältlicher Verträglichkeitsvermittler

4. Anwendungsversuche an Mischungen der Altkunststoffe sowie Wirtschaftlichkeitsabschätzung des entwickelten Verfahrens


Ergebnisse und Diskussion

Die an den Neukunststoffen durchgeführten Untersuchungen decken sich mit den Resultaten anderer Autoren. Bemerkenswert sind die überraschend guten Resultate, die sich bei Dry-Blends erzielen lassen. Hier wäre eine Abklärung der Gründe interessant. Ließen sich nämlich mit Dry-Blends bei einzelnen Polymermischungen oder bestimmten Verarbeitungsbedingungen ähnlich gute Eigenschaften erzielen wie mit einem Compoundierschritt, wäre dies wirtschaftlich interessant. Es ist zu berücksichtigen, daß sich dieses Verhalten vielleicht auch nur aufgrund des spezifischen Fließbildes beim Spritzen der Prüfkörpern ergibt, weshalb bei einer umfassenden Analyse auch Formteile aus Produktionsbetrieben zu berücksichtigen wären. Altkunststoffe unterliegen gegenüber der Neuware verschiedenen Besonderheiten, die sich z. B. in deren Zusammensetzung niederschlägt. Die Eigenschaftsveränderungen bei Schwankungen im Verhältnis PA/ABS bleiben begrenzt. Die Untersuchungen wurden an Mahlgütern einer Charge von insgesamt ca. 350 kg vorgenommen, indem Geräte gesammelt, demontiert und die Kunststoffgehäuse anschließend zerkleinert und windgesichtet wurden. Die Zusammensetzung innerhalb des so gewonnenen Mahlgutes kann als homogen angesehen werden. Wie weit dieses auch für eine großtechnische Umsetzung des beschriebenen Verwertungsverfahrens gelten kann, wäre Gegenstand eines breiter angelegten Pilotprojektes. Vor allem der Glasfaseranteil, der schließlich nur aus einzelnen Bauteilen herrührt, könnte die Eigenschaften verbessern. Bei Chargen mit einem hohen Anteil glasfaserhaltiger PA-Teile wäre mit einer deutlichen Erhöhung der Festigkeit und des E-Moduls zu rechnen, während die Reißdehnung eher abnimmt. Daher sollten weitere Untersuchungen darauf abzielen, zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen. Denkbar sind hier in erster Linie Anwendungsfelder für PA, in denen die Glasfasern spezielle Aufgaben zur Beherrschung des Materialverzuges oder von Maßänderungen aufgrund Feuchtigkeitsaufnahme erfüllen, da die Feuchtigkeitsaufnahme der untersuchten Mischungen deutlich niedriger als bei reinem PA ist. Die Dry-Blend-Mischungen bei den Altkunststoffen erreichen nicht ganz die Ergebnisse der Neuware-Kunststoffen, dennoch sollte auch in diesem Fall geprüft werden, ob für eines der oben genannten potentiellen Anwendungsfelder die direkte Verarbeitung sinnvoll ist. Es besteht das Problem, die Fasern homogen in der Schmelze zu verteilen. Dies ist in einfachen Spritzgußmaschinen nicht gegeben. Gleichwohl bleibt die Frage bestehen, ob nicht durch geeignete Maßnahmen während des Spritzgießprozesses Dry-Blends zur Herstellung von hochwertigen Spritzgießteilen geeignet sind.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- 2 Veröffentlichungen in der Zeitschrift: Gummi Fasern Kunststoffe
- Posterpräsentation anläßlich des Besuches des Umweltministeriums des Landes Rheinland-Pfalz, Frau Claudia Martini, Universität Kaiserslautern im Sommer 1995.


Fazit

Das Vorhaben wurde erfolgreich durchgeführt. Entsprechend den Antragszielen wurden Mischkunststoffe aus Altgeräten spezieller Herkunft, vom Projektpartner Vorwerk von Kunden zurückgenommene Staubsauger, zu neuen Spritzgußprodukten aufgearbeitet. Ergänzend zu Versuchen mit Verträglichmachern und Additiven wurden auch Dry-Blends ohne Zusätze untersucht. Deren überraschende Qualitätsergebnisse verweisen auf weitere Einsparpotentiale in den Aufbereitungskosten. Darüber hinaus wurden auch Kunststoffgemische aus alten Telefongehäusen untersucht, um die Materialbasis zu verbreitern, die sich für Altstaubsauger nach der Beendigung einer Altgeräte-Rückgabeprämierung durch Vorwerk deutlich verschlechterte. Mengen- und qualitätsmäßig interessante Altkunststoffquellen, wie sie sich in der Projektplanungsphase (erwartete Rücknahmepflicht für Hersteller) bei Vorwerk darstellten, konnten nicht neu erschlossen werden. Es wurden aus Altkunststoffgemischen sowohl Probekörper für Material-untersuchungen als auch einige technische Artikel als Demonstrationsob-jekte hergestellt. Damit wurde die prinzipielle Machbarkeit des Verfahrens gezeigt. Wichtige Eigenschaften wurden umfassend untersucht. Es wurden auch Hinweise für gezielte mögliche Eigenschaftsverbesserungen für eine spätere praktische Umsetzung benannt. Hervorzuheben sind die Ergebnisse einer trockenmechanischen Friktionsreinigung. Windgesichtete Mahlgüter aus diesem Verfahren sind nahezu staubfrei (Staubgehalt unter 0,1 %) sowie frei von mineralischen Anhaftungen (Glührückstand nur 4 %, mikroskopisch identifiziert als Glasfasern aus Kunststoff). Eine zusätzliche Naß-Nachreinigung ergab hier keine Qualitätssteigerungen mehr. Weiteres wichtiges Ergebnis ist die Bewertung der im Altkunststoff enthaltenen Füllstoffe. Insbesondere Mineralfasern, die aus Kostengründen bei Neuware nur für bestimmte, mechanisch belastete Bauteile eingesetzt werden, könnten bei Herkunft aus Altbauteilen ohne Zusatzkosten in einer breiteren Produktpalette eingesetzt werden. Damit entstünden Bauteile und Gegenstände, die nicht nur fast das Niveau von Neuware erreichen, sondern dieses in wichtigen Bereichen deutlich übertreffen. Dies wird nicht nur durch die Meßwerte im Vorhaben belegt, sondern ist auch an überreichten Materialmustern, z. B. einer dünnwandigen Schublade für Kleinteilemagazine nachvollziehbar demonstriert worden.