Recycling von halogenfrei flammgeschützten Kunststoffen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rezyklierfähigkeit von halogenfrei flammgeschützten Kunststoffen evaluiert und ein grundlegendes Verständnis über die ablaufenden chemischen und physikalischen Alterungsprozesse gewonnen. Diesem Stoffstrom wurde bisher nur wenig Beachtung geschenkt und blieb im Sinne der Kreislaufwirtschaft ungenutzt. Um die Kreislauffähigkeit dieser Materialien sicherzustellen, wurden repräsentative Vertreter dieser Kunststoffe identifiziert und die zu erwartenden Schädigungsprozesse durch beschleunigte Ofenalterungsversuche und Mehrfachextrusionen (MFE) simuliert. Auf Grundlage einer modellhaften Betrachtung auf Basis von Neuware wurden strukturell unterschiedliche Flammschutzmittel, denen verschiedene Wirkungsmechanismen zugrunde liegen (Fest-/Gasphase, Intumeszenz), in die Untersuchungen eingebunden. Diese wurden in verschiedene Thermoplaste (PP, PE, PA6, PA6/GF, PA66/GF, BC/ABS-Blend), teilweise mit Glasfasern verstärkt (GF), eingearbeitet. Es stellte sich heraus, dass diese Materialien durchaus sehr gute Rezykliereigenschaften aufweisen und ein weiterer Forschungsaufwand als sinnvoll zu erachten ist. Ein Meilenstein gelang durch den Einsatz von Kettenverlängerer-Additiven in ein PA6/Melamincyanurat nach der 5. Extrusionsstufe. Unter Erhalt der bestmöglichen UL94-Brandklassifizierung (V-0) konnte das mechanische Kennwertniveau von Neuware übertroffen werden.

Within the scope of this work, the recyclability of halogen-free flame-retardant plastics was evaluated and a basic understanding of the chemical and physical aging processes that take place was gained. Up to now, little attention has been paid to this material flow and it has remained unused in the sense of the circular economy. To ensure the recyclability of these materials, representative compounds of these plastics were identified and the expected damage processes were simulated by accelerated oven aging tests and multiple extrusions (MFE). Based on a model approach based on virgin material, structurally different flame retardants with different underlying mechanisms of action (solid/gas phase, intumescence) were included in the investigations. These were incorporated into various thermoplastics (PP, PE, PA6, PA6/GF, PA66/GF, BC/ABS blend), some reinforced with glass fibers (GF). It turned out that these materials do indeed have very good recycling properties and that further research efforts should be considered worthwhile. A milestone was achieved through the use of chain extender additives in a PA6/melamine cyanurate after the 5th extrusion step. While maintaining the best possible UL94 fire classification (V-0), the mechanical property level of virgin material was exceeded.