< Terug naar vorige pagina

Project

Plast-i-com:  Efficiënt herinzetten van gecontamineerdepolymeren en polymeerblends door compatibilisatie en stabilisatie (Plast-i-Com)

 

Doelstellingen

Een van de grootste uitdagingen van de industrie is om op een duurzame manier te produceren. Dientengevolge wordt het verminderen, hergebruiken en upgraden van afval steeds belangrijker. Bovendien dringen de stijgende grondstofprijzen de industrie aan om te bezuinigen op grondstoffen en energie.

Sommige bedrijven hebben al ervaring met het intern recycleren van eigen productie-afvel zonder verlies van de mechanische eigenschappen. Het wordt echter moeilijker wanneer  het recyclaatmateriaal niet zuiver is en gecontamineerd met andere polymeerstromen. In dit geval vertonen de recyclaten vaak slechte mechanische eigenschappen, aangezien de meeste polymeren niet compatibel zijn en het bijgevolg moeilijk is een homogene verdeling van één polymeer in een andere polymeermatrix te bekomen. In andere gevallen kan de aanwezigheid van een ander polymeer leiden tot degradatie bij verwerking op te hoge temperaturen. Detectie van onzuiverheden, sorteren en scheiden van verschillende polymeren maakt het recyclageproces kosteneffectiever.

Vanwege de onbevredigende kwaliteit van gemengde recyclaten, worden ze gerecycled tot minder waardevolle producten (downgrade) of helemaal niet gerecycled. In het laatste geval wordt afval bijvoorbeeld op de stortplaats gestort of verbrand met of zelfs zonder energieterugwinning.

Een route om de verwerkbaarheid en kwaliteit te verbeteren wordt geboden door de zogenaamde "compatibilisatie". Polymeermengsels kunnen verenigbaar worden gemaakt door een interfase te creëren die in wisselwerking staat met beide polymeerfasen. Meestal worden copolymeer compatibilisatoren of zelfs reactieve compatibilisers voorgesteld. Hoewel deze principes al decennia bekend zijn, wordt compatibilisatie nauwelijks toegepast op industriële schaal en zeker niet bij de verwerking van gerecyclede polymeren.

Uitgevoerde activiteiten en resultaten

Kijkend naar plastic afval zijn veel stromen van polymeren niet mengbaar  of zogenaamd niet-compatibel. Binnen het project Plast-com werd nagegaan of bepaalde additieven, genaamd compatibilisatoren, kunnen worden gebruikt om niet-bruikbaar, 'ready-to burn' kunststofafstromen om te zetten in meer waardevolle gerecycleerde materialen. Deze evaluatie werd benaderd vanuit drie verschillende invalshoeken. Ten eerste werd deefficiëntie van de additieven voor de studie van mengsels voorspelt. Hiertoe werd gewerkt met de  oplosbaarheidsparameters voor de verschillende polymeren van belang, gebaseerd op de Hoftyzer-Van Krevelen-methode. Ten tweede werd experimenteel werk verricht om de prestaties van de additieven in verschillende polymeermengsels te evalueren. Verwerkingstechnieken zoals spuitgieten en textielextrusie werden gebruikt om de gewenste testmonsters te produceren. Tenslotte werden in een derde stap numerieke simulaties van het polymeer uitgevoerd door verwerking van (niet-) verenigbaar gemaakte mengsels, ofwel bij spuitgieten of extrusie.

Op basis van het belang van de bedrijven aanwezig in het consortium werden mengsels geselecteerd voor de beoordeling: polyolefine (PO) blends, PET en PA verontreinigde PO blends, PMMA-gebaseerde blends, evenals andere meer niche blends.

Voor het polyolefinemengsels, bleek dat ethyleencopolymeren het effectiefst waren om de mechanische eigenschappen te verbeteren, terwijl voor de PET en PA-gebaseerde mengsels reactieve compatibilisers zoals glycidyl methacrylaat (GMA) en maleïnezuur anhydride- (MAH) gebaseerd erg succesvol bleken te zijn. Voor PE/PA-mengsels resulteerde de PA-verontreiniging bijvoorbeeld in een 4 keer lagere slagsterkte in vergelijking met zuiver PE-materiaal. MAH-gebaseerde compatibilizers zouden de impactsterkte kunnen verhogen met 200% vergeleken met de niet-compatibiliseerde mengsels. Dit werd ook voorspeld door de chemische modellen. Chemische modellering heeft ook aangetoond dat voor de PP/PET-mengsels de meest geschikte compatibilisatorkandidaat nog niet op de markt beschikbaar is. In het algemeen kan worden geconcludeerd dat compatibilisers een positief effect hebben op de rek en slagsterkte-eigenschappen van de mengsels, evenals op de morfologische verspreiding van de verontreiniging in de polymere matrixfase. De stijfheid wordt echter negatief beïnvloed. In een poging om de stijfheidsverliezen te herstellen, werd het nucleëringsmiddel geëvalueerd, maar ze leken alleen effectief in het geval van virgin blends.

Er moet ook worden benadrukt dat het bronmateriaal (virgin, postindustrieel versus post-consumer) een significante invloed heeft op het uiteindelijke succes van de compatibilisatie. Naast de mechanische en morfologische eigenschappen, kunnen compatibilisatoren ook bijdragen aan de esthetische prestatie van het polymeermengsel

Naast het evalueren van het prestatieniveau van een eindproduct, werd ook de invloed op de viscositeit bestudeerd. In het huidige project werd een studie uitgevoerd teneinde het viscositeitsgedrag en de geschiktheid voor spuitgiettoepassingen te evalueren.



Datum:1 sep 2014 →  31 aug 2018
Trefwoorden:recyclage, polymer blends, compatibilisatie
Disciplines:Polymeerrecycling, Polymeerverwerking, Polymeren en kunststoffen