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08.04.2014

Recycling von PE-X

(© Carl Hanser Verlag)

(© Carl Hanser Verlag)

Wenn PE dreidimensional vernetzt wird, erhöht sich beispielsweise die Tieftemperatur-Schlagzähigkeit und die Spannungsrissbeständigkeit des Materials. Darüber hinaus ist vernetztes PE (PE-X) thermisch höher belastbar. Einsatzgebiete für PE-X sind unter anderem Mittel- und Hochspannungskabel-Isolierungen oder Rohre für Warmwasser- und Fußbodenheizungen. Allerdings ist es schwierig, Produkte aus PE-X zu rezyklieren, da das vernetzte Material nicht mehr aufschmelzbar ist. Im Rahmen eines Forschungsprojekts am Department of Polymer Engineering der University of Akron wurde nun ein neuartiges Verfahren zum Recycling von PE-X entwickelt. Dabei wird PE-HD, das zuvor mit Peroxiden vernetzt wurde, in einem Einschneckenextruder mit Ultraschall behandelt, um die Vernetzungen zwischen den Kettenmolekülen aufzulösen.

Die Extrusion mit Hilfe von Ultraschall kommt bereits zur Devulkanisation von verschiedenen Elastomeren zum Einsatz. Bei der Verarbeitung von vernetztem PE-HD führte jedoch bisher der Energieeintrag der Ultraschallwellen zu einer Überhitzung des Materials, so dass die Materialeigenschaften sich verschlechterten. Dieser Effekt konnte nun durch eine verbesserte Steuerung des Ultraschallsystems vermieden werden. Die Versuche wurden an einem Einschneckenextruder durchgeführt, der mit zwei wassergekühlten Ultraschallsonotroden ausgestattet ist. Während der Extrusion führt die Ultraschall-Einwirkung dazu, dass die Vernetzungen auseinander brechen und das Material fließfähig wird.

Bei der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften des Materials stellte sich unter anderem heraus, dass sich die Bruchspannung und die Bruchdehnung im Vergleich zum Ausgangsmaterial nur geringfügig verringert hatten. Die Forscher leiten daraus ab, dass während der Ultraschall-Behandlung vor allem die Vernetzungen zwischen den Kettenmolekülen aufgebrochen wurden, während die Hauptketten der Makromoleküle intakt blieben. Die Verarbeitung von vernetztem PE-HD mit einem Einschneckenextruder mit Hilfe von Ultraschall führt demnach zu einem Material, das aus der Schmelze verarbeitet werden kann und gute mechanische Eigenschaften aufweist. In weiteren Untersuchungen soll das Verfahren nun an größeren Anlagen erprobt werden.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Department of Polymer Engineering
Polymer Engineering Academic CenterThe University of Akron
250 South Forge Street
USA Akron, OH 44325-0301
Tel: +1 330 972 5281
Fax: +1 330 972 3406


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