Polyvel Europe: Peroxid-Masterbatches für die Verarbeitung von Polypropylen-Rezyklaten in unterschiedlichen Anwendungen

Masterbatch - (Bilder: Polyvel Europe).

Polypropylen-Rezyklate – hergestellt aus Lebensmittelverpackungen, Behältern, aber auch aus Innenausstattungen in Fahrzeugen, technischen und elektronischen Bauteilen - verfügen häufig 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, das PP wird deutlich fließfähiger, und das bereits ab 0,1 Prozent Peroxidmasterbatch.

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 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 Peroxidmasterbatch zugesetzt wurde, nicht einsetzen. Aufgrund der teilweise sehr langen Polymerketten ist der Schmelzflussindex zu niedrig.

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 weiteren Anbieterangaben zufolge sicher zu handhaben ist und sich demnach dabei einfach dosieren lässt. Dank der verfügbaren Additiv-Konzentrationen von 5, 10 und 20 Prozent Peroxid kann das Fließverhalten von Polypropylen auf diese Weise gezielt optimiert werden.

Die x-Achse bildet die Konzentration des Peroxids, die y-Achse den Schmelzflussindex (MI) ab. Die unterschiedlichen Graphen stellen Kunststoffe mit verschiedenem Ausgangsschmelzflussindex dar. Wie die Graphik zeigt, steigt der Schmelzflussindex, je höher die Konzentration an Peroxid im Kunststoff ist - (Grafik: Polyvel Europe).

Sichere und einfache 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“, erläutert Anno Sebbel, Vertriebsleiter der Polyvel Europe GmbH. „Auf diese Weise wird das Peroxid bis zum Verarbeitungszeitpunkt vor Umwelteinflüssen abgekapselt.“ Im Granulat soll das Peroxid über fünf Jahre lang haltbar sein, da es sich nicht verflüchtigen könne. Der Transport und die Lagerung seien dabei unkompliziert und ohne besondere Auflagen oder Anforderungen möglich. Dementsprechend müssten bei der Handhabung keine besonderen 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.

Durch Peroxid-Masterbatches könne so eine gezielte Viskositätsmodifikation vorgenommen werden, die zu einer Erhöhung des Schmelzflussindex des Polypropylens führt. Zum einen soll so die Verarbeitung des Recycling-Polypropylen im Spritzguß überhaupt erst ermöglicht werden, zum anderen lasse sich das Peroxidmasterbatch aber auch direkt im Spritzgußprozess dosieren, um die Fließfähigkeit weiter zu erhöhen. Häufig sollen sich so dünnwandige Bauteile mit langen Fließwegen zuverlässiger und prozesssicher herstellen lassen. Weiterhin erlaube die höhere Fließfähigkeit eine geringere Verarbeitungstemperatur, dadurch könne die Kühlzeit verringert werden, dadurch sinke die gesamte Zykluszeit und die Produktivität werde gesteigert, was letztlich geringere Produktionskosten bedeute.

Setzlinge in Blumentöpfen

Die Ergebnisse sollen sich durch die berechenbare Dosierung der Masterbatches zuverlässig reproduzieren lassen. Indem der Schmelzfluss von Polypropylen so präzise und kostengünstig angepasst werden könne, sollen sich auch Rezyklate als höherwertiges Ausgangsmaterial verarbeiten lassen. Auf diese Weise könnten in der Herstellung von Kunststoffbauteilen und -produkten letztendlich teure Primärrohstoffe eingespart werden.

Erleichterte Handhabung und feine Dosiermöglichkeiten
Übliche Dosiermengen für das Peroxidmasterbatch liegen zwischen 0,1 und 1 Prozent. „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 erhöhe, werde Polyethylen dagegen zähflüssiger, was für die jeweiligen Verarbeitungsmethoden wie Folienextrusion und Blasformen von Vorteil sei. Auf diese Weise würden die P-Serie-Masterbatches letztendlich die Recyclingverfahren unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffe vereinfachen.

Weitere Informationen: www.polyvel-europe.com

Polyvel Europe GmbH, Hamburg

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