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Recycling - Werkstoffliches Recycling

Recycling von Produktionsabfällen

Auszug aus
Walter Hellerich, Guenther Harsch, Erwin Baur

Werkstoff-Führer Kunststoffe

10/2010, 609 Seiten, € 54,99
ISBN: 978-3-446-42572-9
S. 57

Die Wiederverwendung von Verarbeitungsabfällen ist so alt wie die Kunststoffe und ihre Verarbeitung zu Formteilen und Halbzeugen. Es kann sich dabei handeln um Angüsse eines Spritzgussteils, maßlich nicht korrekte Formteile oder Randbeschnitt einer Folie. Aus werkstofflicher Sicht hat solcher „Abfall“ dieselbe Vorgeschichte wie das Produkt. In diesem, aber nur in diesem Fall spricht man besser nicht von Abfällen, sondern von „Resten“.

Es müssen aber zwei kritische Umstände gewissenhaft beachtet werden:

  • Der Abfall, der zurückgeführt werden soll, muss aus einem stabilen, werkstoffgerechten Prozess stammen. Nur unter dieser Voraussetzung hat das Material die spezifizierten Eigenschaften, ist der Werkstoffzustand sicher bekannt und darf der Abfall ein zweites Mal verarbeitet werden.
  • In jeder Produktion treten Sondersituationen auf, die nicht dieser Regularität entsprechen. Beim Spritzgießen umfasst das zum Beispiel den Anlauf, Pausen, Maschinendefekte, Werkzeugausprobe, Restmaterial aus der Plastifiziereinheit. Der Zustand des polymeren Materials reagiert sehr empfindlich auf jede Einwirkung höherer Temperaturen und Sauerstoff (bzw. Luft). Vor allem höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten in den Verarbeitungsmaschinen, aber auch höhere Schneckendrehzahlen oder hoher Staudruck schädigen die Makromoleküle. Sie werden oxidiert oder zertrennt und auf diese Weise gekürzt. Die erste und meist ernsteste Konsequenz dieser Veränderung ist die erhebliche Abnahme der Schlagzähigkeit. Eine Verwendung von Abfällen aus solchen Sondersituationen muss definitiv ausgeschlossen werden.

Nur aus einem stabilen Prozess stammende Abfälle dürfen also als „Abfälle zur Verwertung“ werkstofflich genutzt werden; Abfälle aus Sondersituationen sind als „Abfälle zur Entsorgung“ einzustufen.

Selbst bei sorgfältigster Verarbeitung wird das Polymer unvermeidlich zu einem gewissen Grad geschädigt. Wenn Reste zurückgeführt werden, um Neumaterial zu sparen, werden das Spritzgussteil ebenso wie der neue Anguss zweimal verarbeitetes und deshalb zweimal „geschädigtes“ Material enthalten.

Produktionsabfall in Form von Angüssen wie sie beim Spritzgießen an Ausschuss anfallen (Bild: A.Stein, Hanser)

Um herauszufinden, welche Schädigung ein polymeres Material durch die Verarbeitung erfährt, kann man den Formstoff mehrfach zu 100 % verarbeiten. Dazu fertigt man Bauteile oder Probekörper, mahlt sie auf, formt die Teile neu bei alleinigem Einsatz des Mahlguts und so weiter. Oft findet man erste Abweichungen in den Verarbeitungs- wie in den Bauteileigenschaften bereits nach drei, erhebliche Schädigung nach fünf Verarbeitungszyklen. Praktisch alle Komponenten des Compounds sind betroffen: die Polymermoleküle werden verkürzt, Glasfasern werden zerbrochen, Stabilisatoren altern, Farben schlagen um, Flammschutzmittel verändern sich oder zerfallen. Dies begrenzt den Anteil, der in einer realen Verarbeitung rückgeführt werden kann.

Beim Spritzgießen gilt ein Anteil von 5% Produktionsabfällen normalerweise als tolerabel ohne weitere Prüfung. Bei einem Anteil von 5 bis 25 % wird die Veränderung der Werkstoffeigenschaften immer deutlicher. So sollten die Erprobungsmuster, insbesondere von technischen Teilen, bereits unter Einsatz der direkten Anguss-Rückführung gefertigt werden, wenn dies in der Serie vorgesehen ist. Ein Anteil von mehr als 25 % sollte vermieden werden. In diesem Fall ist es sinnvoller, die Angussverteiler zu 100 % zur Fertigung eines anderen, größeren Bauteils zu nutzen.

Lange Zeit war es üblich, in einer Spritzgießfertigung eine zentrale Mahlstation zu betreiben. Aber Verschmutzung, Vermischung unterschiedlicher Materialien, Alterung, Probleme bei der Zumessung eines konstanten Mahlgut-Anteils führen zu Risiken, die oft genug zu fehlerhaften Teilen führten. Heute steht oft neben jeder Spritzgießmaschine eine kleine Mühle. Diese Form der direkten Anguss-Rückführung vermeidet die im Wesentlichen logistischen Risiken, hat zu erheblich stabilerer Formteilqualität geführt und bildet den kleinstmöglichen geschlossenen Recycling-Kreislauf. Ist das rückgeführte Material wie oben vorausgesetzt unvermischt und sauber, muss nur sichergestellt werden, dass während der Verarbeitung keine gravierenden Fehler vorkommen.

Auszug aus
Walter Hellerich, Guenther Harsch, Erwin Baur

Werkstoff-Führer Kunststoffe

10/2010, 609 Seiten, € 54,99
ISBN: 978-3-446-42572-9
S. 57

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