Im Verbundprojekt hffr-Up2Cycle unter Leitung des Fraunhofer LBF wird untersucht, wie flammgeschützte Kunststoffe auf Basis von Post-Consumer-Rezyklaten für Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden können. Ziel ist es, Recyclingprozesse, Materialqualität und Flammschutz so aufeinander abzustimmen, dass diese Materialien in Bereichen wie Elektronik, Automobil und Kabeltechnik genutzt werden können.
Grundlage sind mehr als zehn Jahre gemeinsamer Forschung zwischen Fraunhofer LBF und pinfa, an der neben Herstellern auch Compoundeure, Recycler und Anwender beteiligt waren. Ergebnisse aus diesen Arbeiten zeigen, dass halogenfreie Flammschutzsysteme auch unter Recyclingbedingungen stabil bleiben und ihre Wirkung über mehrere Zyklen hinweg erhalten.
Flammgeschützte Kunststoffe im Recyclingkreislauf
Halogenfrei flammgeschützte Kunststoffe ermöglichen den Einsatz von Rezyklaten in Anwendungen mit hohen Anforderungen an den Brandschutz. Untersuchungen zeigen, dass neun von zehn geprüften hffr-Formulierungen auch nach fünf Recyclingzyklen eine ausreichende Flammschutzleistung aufweisen.
Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass die Eigenschaften dieser Materialien von der Qualität der eingesetzten Rezyklate abhängen. Unterschiedliche Zusammensetzungen und schwankende Materialströme beeinflussen die Leistungsfähigkeit, weshalb eine gezielte Anpassung der Formulierungen erforderlich ist, um konstante Eigenschaften sicherzustellen.
Materialauswahl und Entwicklung flammgeschützter Systeme
Im Projekt werden marktverfügbare Post-Consumer-Rezyklate aus verschiedenen Abfallströmen untersucht, darunter Polyolefine wie PP und PE, PET, PC/ABS, Polyamide sowie flexible Polyurethan-Schäume. Die Materialien stammen aus Verpackungen, Sammelsystemen und technischen Anwendungen und werden unter Berücksichtigung ihrer Verfügbarkeit und zukünftiger regulatorischer Anforderungen ausgewählt.
Die Materialien werden umfassend charakterisiert, um Zusammensetzung, Stabilität und Leistungsfähigkeit zu bestimmen. Dabei kommen analytische Verfahren wie OIT, TGA, DSC, IR und NMR sowie mechanische Prüfungen zum Einsatz. Zusätzlich werden enthaltene Flammschutzmittel und deren Wechselwirkungen im Material untersucht.
Auf dieser Grundlage werden flammgeschützte Formulierungen entwickelt und im Compoundierprozess umgesetzt. Die Bewertung erfolgt unter anderem mit Brandtests wie UL-94, LOI und Kegelkalorimetrie. Gleichzeitig wird untersucht, wie sich unterschiedliche Rezyklatqualitäten und die Zugabe von Neuware auf die Materialeigenschaften auswirken.
Die entwickelten Materialien werden über mehrere Recyclingzyklen hinweg geprüft, indem sie wiederholt extrudiert und analysiert werden. Ergänzend werden Alterungstests durchgeführt, um Veränderungen der mechanischen, thermischen und brandschutzrelevanten Eigenschaften zu erfassen. Im Projekt werden außerdem Re-Additivierungskonzepte untersucht, um die Eigenschaften der Materialien über mehrere Zyklen hinweg stabil zu halten.
Marktbedingungen und Anforderungen an die Umsetzung
Die Verfügbarkeit geeigneter Abfallströme ist begrenzt, da hochwertige Kunststoffe aus Elektronik-, Automobil- und technischen Anwendungen bislang nicht in ausreichendem Maß sortenrein erfasst und aufbereitet werden. Gleichzeitig bestehen weiterhin Datenlücken zur Recyclingfähigkeit flammgeschützter Kunststoffe und zu deren Verhalten in geschlossenen Kreisläufen.
Das Projekt untersucht, welche Materialströme sich für hochwertige Anwendungen eignen und unter welchen Bedingungen stabile Eigenschaften erreicht werden können. Ziel ist es, flammgeschützte Kunststoffe auf Rezyklatbasis so auszulegen, dass sie die Anforderungen in technischen Anwendungen erfüllen.
