Projekt 16856/01

Stoffliche Nutzung von Produktionsreststoffen aus naturfaserverstärkten Kunststoffen

Projektträger

Jakob Winter GmbH
Hauptstr. 1
09496 Satzung
Telefon: 037364/8232

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist die Nutzung von Produktionsreststoffen bei der Herstellung von Transportkoffern für Musikinstrumente (Greenline-Kofferserie) aus naturfaserverstärktem Polypropylen (NF/PP). Diese Reststoffe sollen zu einem spritzgieß- bzw. fließpressfähigen Vorprodukt aufbereitet und wiederum zur Herstellung von Kofferschalen und Einlagen genutzt werden. Bei diesem Produkt werden die bisherigen ABS-Kofferschalen (Acrylnitril-Butadien-Styron) und die bisher verwendeten Einlegeteile aus Schaumpolystyrol vollständig durch flachsfaserverstärktes Polypropylen ersetzt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs wurden verschiedene verfahrenstechnische Ansätze im Labor- und Technikummaßstab verfolgt:
- Vorzerkleinerung;
- Spritzgießen;
- Spritzpressen;
- Transferintegralpressen;
- Granulierung;
- Schäumversuche mit NF/PP-Granulat.
Beispielhaft wurde ein Verfahren (grobe Vorzerkleinerung, Aufschmelzen in einer Agglomerator/Extruder-Kombination, Granulierung) für Kofferschalen entwickelt. Erste Muster wurden hergestellt und bzgl. der mechanischen Eigenschaften, der Funktionalität und der Oberflächengüte geprüft.
Für das Spritzgießen sind die grundlegenden Anforderungen an die Granulatherstellung folgende:
- geringe Verkürzung der Fasern,
- geringe thermische Belastung der Fasern.
Bei der groben Zerkleinerung der Reststoffe in einem Schredder werden die Fasern nur wenig verkürzt. Um die thermische Belastung der Fasern gering zu halten, werden die Reststoffe bei der Aufbereitung nur einmal aufgeschmolzen. Weiterhin ist der Zusatz von Haftvermittler erforderlich, um die Verstärkung- und Versteifungswirkung der Fasern zur Geltung zu bringen. Bei der kombinierten Agglomeration/Extrusion ist die thermische Belastung gering und Additive können im Extruder sehr präzise zudosiert werden. Zur Herstellung von spritzgießfähigem Material ist der Extrusion ein Granulator nachgeschaltet.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Forschungsprojektes konnte erfolgreich nachgewiesen werden, dass Produktionsreststoffe aus Naturfaser-Polypropylen-Vliesstoffen einer wirtschaftlichen Weiterverwendung auf gleichem qualitativen Niveau zugeführt werden können. Die Aufbereitung der Reststoffe zum spritzgießfähigem Granulat kann mit verschiedenen Verfahren erreicht werden. Die Verfahrenskombination aus grober Vorzerkleinerung und Aufschmelzen in einer Agglomerator/Extruder-Kombination mit anschließender Granulierung wird am erfolgversprechendsten eingeschätzt. Die Verarbeitung des Granulates erfordert keine Modifikation an der Spritzgießmaschinen bzw. dem entsprechenden Formwerkzeug.
Die ökologische Relevanz ergibt sich daraus, dass allein bei der Jakob Winter GmbH jährlich ca. 10t biologisch schwer abbaubare Abfallstoffe vermieden werden. Durch die aufbereiteten Reststoffe wird Neumaterial in gleicher Menge eingespart. Dieser ökologische Effekt potenziert sich, wenn durch die Vorbildwirkung dieses Projektes weitere Verarbeiter von Naturfaserverstärkten Polypropylen-Vliesstoffen eine vergleichbare Verwertungsstrategie umsetzen.
Im Vergleich zwischen bisher eingesetzter ABS-Neuware und den NF/PP-Recyclinggranulat ergibt sich ein Kostenvorteil für das Rezyklat von über 20 ct/kg Spritzgussgranulat. Nicht einbezogen in den Vergleich sind die Einsparungen, die sich aus dem Wegfall der Entsorgungskosten ergeben. Aus dem Erfolg der Greenline-Kofferserie kann eingeschätzt werden, dass die Verwendung von Recyclingmaterial am Markt ein positives Entscheidungskriterium für den Kunden darstellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des Projektes werden zunächst anlässlich der 10. Internationalen Tagung Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe am 09./10. Oktober in Chemnitz der Fachwelt präsentiert und im Tagungsband veröffentlicht. Weitere Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sind geplant.


Fazit

Dieses Projekt ist ein sehr gutes Beispiel für werkstoffliches Recycling produktionsbedingter Abfälle mit positiven Auswirkungen auf die Kosten- und Umsatzentwicklung in einem kleinen, handwerklich geprägten Unternehmen. Entwicklungspotentiale ergeben sich aus diesem Beispiel auch für die Verwertung von Produktionsabfälle aus nachwachsenden Rohstoffen im Bereich des Automobilbaus mit wesentlich größeren Stoffumsätzen und Einsatzmöglichkeiten spritzgieß- und fließpressfähiger Vorprodukte aus Naturfaser/PP-Rezyklaten.