Peroxid-Masterbatches werden immer wichtiger
Die meisten Polypropylen-Rezyklate verfügen über einen Schmelzflussindex, der für eine weitere Verarbeitung nur eingeschränkt geeignet ist. Die Zugabe von Peroxid-Masterbatches ermöglicht jedoch die Weiterverarbeitung im Spritzguß. Der MFI steigt und das PP wird deutlich fließfähiger. Und das bereits ab 0,1 Prozent an Peroxid-Masterbatch.
Besonders in Hinblick auf die EU-Recyclingquoten, die bis 2030 weiter erhöht werden sollen, werden Peroxid-Masterbatche 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 die 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 Peroxid-Masterbatch zugesetzt wurde, nicht einsetzen. Aufgrund der teilweise sehr langen Polymerketten ist der Schmelzflussindex zu niedrig.
Alternative entwickelt
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 den Angaben nach sicher zu handhaben ist und sich dabei einfach dosieren lässt. Dank der verfügbaren Additiv-Konzentrationen von fünf, zehn und 20 Prozent Peroxid kann das Fließverhalten von Polypropylen auf diese Weise gezielt optimiert werden.
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“, schildert Vertriebsleiter Anno Sebbel. „Auf diese Weise wird das Peroxid bis zum Verarbeitungszeitpunkt vor Umwelteinflüssen abgekapselt.“ Im Granulat sei das Peroxid über fünf Jahre lang haltbar, da es sich nicht verflüchtigen kann. Der Transport und die Lagerung seien dabei unkompliziert und ohne besondere Auflagen oder Anforderungen möglich. Dementsprechend müssten bei der Handhabung keine speziellen Vorgaben erfüllt werden, die Anwendung sei besonders sicher und außerdem im Gegensatz zu flüssigem oder pulverförmigem Peroxid sehr einfach. Auch für die Dosierung würden keine speziellen Vorrichtungen benötigt.
Polypropylen (PP), das aufgrund seiner Stabilität und Wärmebeständigkeit etwa für Innenausstattungen in Fahrzeugen, aber auch für Lebensmittelverpackungen und wiederverwendbare Behälter genutzt wird (Foto: Polyvel Europe GmbH)
Durch Peroxid-Masterbatches könne eine gezielte Viskositätsmodifikation vorgenommen werden, die den Schmelzflussindex des Polypropylens erhöhe. Sebbel: „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 erlaube die höhere Fließfähigkeit eine geringere Verarbeitungstemperatur; dadurch könne die Kühlzeit verringert werden: „Die gesamte Zykluszeit sinkt 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.“
Leichtere Handhabung, feinere Dosierung
Übliche Dosiermengen für das Peroxidmasterbatch liegen zwischen 0,1 und 1,0 Prozent. „Bei solch geringen Zugabemengen ist es eine besondere Herausforderung, diese über einen langen Zeitraum gleichmäßig in den kontinuierlichen Compoundierprozess einzubringen“, erläutert Anno Sebbel abschließend. „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, werde Polyethylen dagegen zähflüssiger, was für die jeweiligen Verarbeitungsmethoden wie Folienextrusion und Blasformen von Vorteil sei. Auf diese Weise vereinfachten die P-Serie-Masterbatches letztendlich die Recyclingverfahren unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffe.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 02/2022, Seite 14, Foto: Polyvel Europe GmbH)
