Bij de ontwikkeling van nieuwe compounds werd de optimale hoeveelheid antioxidanten tot nu toe bepaald via uitgebreide en kostbare testreeksen. Dit is echter niet rendabel bij de productie van recyclaat uit oude materiaalbatches met wisselende kwaliteit en reststabilisatorgehalten. Het simpelweg toevoegen van een ruime hoeveelheid stabilisator is niet geschikt of te duur voor een circulaire economie. Bovendien moeten kunststoffen niet alleen een tweede, maar ook een derde, vierde en verdere levenscyclus kunnen doorstaan. Daarom is het essentieel om bij recyclaatproductie alleen de strikt noodzakelijke hoeveelheid stabilisator toe te voegen. Online reologische tests versnellen dit proces en helpen stabilisatie en kosten te optimaliseren.
Online karakterisering van stabilisatie tijdens recycling
Om direct inzicht te krijgen in de effectiviteit van de stabilisator, karakteriseren Fraunhofer-onderzoekers de smelt online tijdens het compounderen. Met een online reometer worden stroomkrommes van zowel schuif- als rekviscositeit gemeten, wat waardevolle informatie oplevert over het verwerkingsgedrag van kunststoffen.
Eerste tests met een minimaal gestabiliseerd virgin PP toonden een duidelijke correlatie tussen viscositeitswaarden en zowel stabilisatorconcentratie als molecuulgewicht. Bij recyclaten werden een post-industriële en een post-consumer PP geanalyseerd. De post-industriële PP bevat nog veel stabilisator, waardoor extra toevoegingen van meer dan 0,1% weinig effect hebben. Bij post-consumer PP zijn antioxidanten grotendeels verbruikt, wat leidt tot aanzienlijke schade en een lage viscositeit. Voor een optimale stabilisatie en minimale afbraak van het recyclaat is hier een toevoeging van 0,5% stabilisator vereist.
Kunststofproductie efficiënter en winstgevender maken
Dankzij online reologische metingen kan nauwkeurig worden bepaald hoeveel antioxidanten nodig zijn voor een specifieke batch gerecycled plastic. Dit systeem is beschikbaar voor projectpartners van Fraunhofer LBF, zodat kunststofverwerkers direct inzicht krijgen in de effectiviteit van stabilisatoren. Hierdoor kunnen zij hun formuleringen kostenefficiënter en winstgevender maken.
Daarnaast geven de stroomkrommes van rekviscositeit inzicht in de stabiliteit van de smelt. Dit is vooral belangrijk voor toepassingen zoals blaasvormen, waarbij de vezelinhoud en vezelverdeling een grote rol spelen. Online reologie ondersteunt hiermee niet alleen de recyclingindustrie, maar ook compoundontwikkelaars die kunststoffen optimaliseren voor diverse productietoepassingen.
Fraunhofer LBF in het Duitse Darmstadt staat al 85 jaar synoniem voor de veiligheid en betrouwbaarheid van lichtgewicht constructies. Met expertise op het gebied van vermoeiingssterkte, systeembetrouwbaarheid, trillings- en polymeertechnologie biedt het instituut vandaag de dag oplossingen voor drie van de belangrijkste overkoepelende thema’s van de toekomst: lichtgewicht systeemontwerp, functionele integratie en cyber-fysische werktuigbouwkundige systemen.
De focus ligt op oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen zoals grondstofefficiëntie en emissiereductie, evenals toekomstige mobiliteitsconcepten, waaronder elektromobiliteit en autonoom, verbonden rijden. De brede expertise van Fraunhofer LBF omvat alles van gegevensverzameling in realistische operationele omgevingen en data-analyse tot de interpretatie van gegevens en de afleiding van concrete maatregelen voor de optimalisatie van materialen, componenten en systemen.
Opdrachtgevers komen uit sectoren zoals de auto- en bedrijfsvoertuigindustrie, scheepsbouw, luchtvaart, machine- en installatiebouw, energietechnologie, elektrotechniek, medische technologie en de chemische industrie. Zij profiteren van de bewezen deskundigheid van meer dan 300 medewerkers en de geavanceerde technologieën in ruim 17.900 vierkante meter aan laboratoria en testfaciliteiten.
