Juni 2024 | In einer Zeit, in der ökologische Nachhaltigkeit im Vordergrund steht, sind Rezyklate in der Industrie von zentraler Bedeutung. Aufgrund von EU-Vorschriften und Zielen zur Abfallreduzierung hat ihre Verwendung stark zugenommen. Eine große Herausforderung besteht jedoch darin, sicherzustellen, dass Post-Consumer-Rezyklate die Sicherheitsstandards erfüllen, insbesondere hinsichtlich des Flammschutzes.
Die Aufrüstung mit wirksamen Flammschutzmitteln ist unerlässlich. Expertenteams im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (Fraunhofer LBF) befassen sich intensiv mit den EU-Vorschriften und der Notwendigkeit des Flammschutzes in spezifischen Anwendungen. Dabei stehen technische und strategische Überlegungen im Fokus, von deren Antworten viele Branchen profitieren können.
In zahlreichen Anwendungen, wie dem Automobilbau, der Elektronik und Elektrotechnik, Kabeln und Folien, müssen Kunststoffe flammhemmend sein. Zu diesem Zweck untersuchen die Forscher eine breite Palette von Kunststoffen aus verschiedenen Quellen (PCR und PIR). Dazu gehören Polypropylen (PP) und Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol (PCABS) aus WEEE sowie PP und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) aus dem Verpackungsbereich; Polyamid 6 aus maritimen Anwendungen, Polyamid 66 aus Produktionsabfällen und PET aus bedruckten Verpackungsfolien. Je nach individueller Anwendung werden die Rezyklate mit halogenfreien Flammschutzmitteln, Glasfasern, Verarbeitungshilfen und Stabilisatoren compoundiert.
Beständigkeit gegen Flammen nachgewiesen
Mit angepassten Additivrezepturen wurden für alle Kunststoffarten aus unterschiedlichen Abfallströmen zufriedenstellende Flammschutzeigenschaften erreicht. Für Folien aus Polypropylen (PP) und Polyethylen (LLDPE) konnte eine Klassifizierung nach DIN 4102 – B2 für Baustoffe erzielt werden. Glasfaserverstärktes Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 66 (PA 66) und Polyethylenterephthalat (PET) sowie ungefülltes PA 66 und PCABS erreichten die Klassifizierung UL 94 V-0.
Die aktuellen Ergebnisse hinsichtlich des Flammschutzes von Kunststoffrezyklaten sind vielversprechend. Die Forschungen zeigen, dass Rezyklate unterschiedlicher Art und Herkunft wirksam flammhemmend behandelt werden können. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Untersuchungen und Entwicklungen zur Verbesserung der Brandschutzeigenschaften von recycelten Kunststoffen. Hersteller und Anwender von Rezyklaten können auf diese Weise zu einer nachhaltigeren und sichereren Zukunft für Kunststoffrecyclinginitiativen beitragen.
Methoden zur Charakterisierung von Rezyklaten
Die zusammengesetzten Werkstoffe werden durch Spritzguss und Foliengießen zu Probekörpern weiterverarbeitet und anschließend umfassend auf ihren Flammschutz und ihre mechanischen Eigenschaften hin untersucht. Darüber hinaus werden die Materialien einer thermischen Alterung unterzogen, um die Veränderung der Eigenschaften über die Zeit zu analysieren.
Für die Charakterisierung der Rezyklate und der Compounds kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, darunter Thermogravimetrische Analyse (TGA), Differenzkalorimetrie (DSC) und Oxidationsinduktionstemperatur (OIT).
Flammwidrigkeitsprüfungen erfolgen nach UL 94 für Probekörper und DIN 4102-B2 für Folien sowie Untersuchungen des Brandverhaltens im Kegelkalorimeter (ISO 5660). Zur Beurteilung des elektrischen Brandverhaltens werden Comparative Tracking Index (CTI) nach DIN EN 60112 und Glow-Wire Ignition Temperature (GWIT) nach IEC 60695-2-13 getestet. Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften erfolgt nach DIN EN ISO 527, und die thermische Alterung wird in einem Umluftofen bei unterschiedlichen Temperaturen gemäß ISO 4577 durchgeführt.
