Willkommen bei All-Polymer

Im Projekt „All-Polymer“ werden Kunststofffaserverbundwerkstoffe eingesetzt, um Recyclingkunststoffe aufzuwerten. Durch die Zusammenarbeit von Nachhaltigkeitsforschenden, Kunststoff-, Recycling- und Faserverbund-Fachleuten aus unterschiedlichen Branchen sollen Wirtschaftskreisläufe entstehen, die zu einer erheblichen Verringerung von CO2-Emissionen und Kunststoffabfällen führen. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe (ReziProK)“ gefördert.

Förderträger und Rahmenprogramme

Zielsetzung

Durch die globale Nachhaltigkeitsdiskussion und das regulatorische Umfeld, steht die Recyclingfähigkeit von Kunststoffen im Fokus von kunststoffverarbeitenden Unternehmen. Im Vordergrund steht die Ressourceneffizienz, welche durch den vermehrten Einsatz von Sekundärkunststoffen erhöht werden kann. Jedoch besitzen Sekundärwerkstoffe schlechtere mechanische Eigenschaften als Primärwerkstoffe. Um diesen Leistungsverlust zu kompensieren und die Sekundärwerkstoffe aufzuwerten, werden Faserverbundwerkstoffe eingesetzt, die in der Regel aber nicht recyclingfähig sind. Das Ziel von All-Polymer besteht darin, die Ressourceneffizienz von faserverstärkten Sekundärkunststoffen zu erhöhen. Durch entsprechende Designkonzepte sollen bis zu 100% recyclingfähige Produkte entstehen. Außerdem können, durch den Einsatz von unidirektionalen Faserkunststoffverstärkungen, sogenannten UD-Tapes, der Rezyklatanteil im Bauteil erhöht werden, Material eingespart werden oder neue, leistungsfähigere Produkte entstehen.

Lösungsweg

Die Aufwertung der Sekundärkunststoffe erfolgt durch kosten- und energieffizient hergestellten UD-FKV. Mittels eines additiven Tape-Legeverfahrens werden die UD-Tapes zur lokalen Verstärkung auf einem Bauteil aufgebracht oder als Einleger im Spritzgussverfahren in das Bauteil integriert. Im Rahmen des Projekts werden mit den Kunststoffverarbeitern entsprechende Verfahren entwickelt, die auf die Anwendung abgestimmt sind. Bereits der Einsatz eines geringen Anteils faserverstärkten Materials führt in vielen Anwendungen zu einer erheblichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils, sodass sich dieser Ansatz durch Verfahrensvereinfachungen, Materialeinsparung und vermehrten Einsatz von Sekundärkunststoffen bereits auch für Produkte im Niedrigpreissegment aus betriebswirtschaftlicher Sicht rentieren kann.

Eine Herausforderung ist die unbekannte bzw. variierende Zusammensetzung der Sekundärkunststoffe, zumindest bei der Verarbeitung der Abfälle aus dem Gelben Sack, inbesondere der Mischabfälle. Durch eine Zusammenarbeit mit Recyclern und aufbereitenden Unternehmen ist gewährleistet, dass auf die Zusammensetzung und Eigenschaften der Recyclingkunststoffe direkt Einfluss genommen werden kann. Durch die beteiligten Kunststoffverarbeiter werden Modellprototypen für verschiedene Absatzmärkte entwickelt und die Verarbeitungsprozesse angepasst. Für Tape und Bauteil können, aufgrund der sehr verschiedenen Anforderungen an die Viskosität, wahrscheinlich nicht die gleichen Matrixkunststoffe verwendet werden. Daher muss die Tapematrix in ihrer Zusammensetzung durch geeignete Mischung möglichst an die Matrix des Bauteils angeglichen werden.

Zur Bewertung der ökologischen Wirkung der Produktansätze sollen die Grundlagen für eine umfassende Anwendung von Lebenszyklus- und Stoffstromanalysen geschaffen werden. Ziel ist es, die Ressourcen- und Kohlenstoffdioxideinsparungen gegenüber den Produkten ohne faserverstärkte Tapes über den Lebenszyklus hinweg evaluieren zu können. Hierzu ist in einem ersten Schritt eine Bestandsaufnahme der ggf. unterschiedlichen Datenlagen der beteiligten Unternehmen erforderlich. Sollte eine umfassende Lebenszyklus- und Stoffstromanalyse aller Prototypen nicht möglich sein, wird ein Use Case herangezogen, um exemplarisch aufzuzeigen, welche ökologischen Verbesserungen durch den Einsatz faserverstärkter Tapes möglich sind.

Ergebnisverwertung

Ergebnis des Projektes sind neue Produktdesigns auf der Basis von Sekundärkunststoffen, deren mechanische Eigenschaften durch eine lokale Verstärkung mittels Kunststofffasern gesteigert werden. Das Anwendungspotential ist sehr hoch, da die Kombination von Sekundärkunststoff und hochwertiger Faserverstärkung eine neue Produktklasse generiert. Somit erfolgt ein kostenattraktives Upcycling der Sekundärkunststoffprodukte bei minimalem Einsatz von Kunststofffasern.