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Umwelttechnik

Umwelttechnik: 24.03.2019

Pulverlacke recyceln

Innovatives Verfahren ermöglicht die Auf- und Weiterarbeitung von Epoxid-, Polyester- und Hybridpulverlacken

Mit dem Problem der Recycelbarkeit von Altpulverlack hat sich das polymerwissenschaftliche Institut der Technischen Universität Berlin im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts auseinandergesetzt. In Zusammenarbeit mit dem Kunststoffrecyclingunterneh­men Hallensleben Kunststoffe wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich wurde, den Altpulverlack chemisch zu deaktivieren, d.h. seine Haftungseigenschaften an metallischen Oberflächen aufzuheben.

Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung zeigte bei den Prüfkörpern aus ausgehärteten Altpulverlackresten und linearem Polyethylen (LLDPE) ohne Stearinsäure Hohlräume, die auf Luft- oder Feuchtigkeitseinschlüsse hinwiesen. Abbildungen: TU Berlin

Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung zeigte bei den Prüfkörpern aus ausgehärteten Altpulverlackresten und linearem Polyethylen (LLDPE) ohne Stearinsäure Hohlräume, die auf Luft- oder Feuchtigkeitseinschlüsse hinwiesen. Abbildungen: TU Berlin

Aufgrund der chemischen Deaktivierung kann erstmals eine Wiederverwertung großer Mengen Altpulverlackreste gewährleistet werden. Die Forscher können diese Reste zu chemisch inerten Kunststoffsträngen verarbeiten und anschließend granulieren. Ergebnis ist ein innovatives Rezyklat, das sich als Füllstoff für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten eignet. Pulverlack, der nach seiner Verarbeitung in der Beschichtungskabine in Filtersystemen landet und nicht mehr verwertet wird, gilt – laut Gesetz – als Abfall. Doch nicht nur Overspray, auch überlagerte Ware, Fehlchargen und Lagerrestbestände zählen zu den Altpulverlackresten, von denen weltweit jährlich 500.000 t anfallen. Die Entsorgung dieser Mengen Altpulverlack erfolgt vorwiegend durch Verbrennung. Für den Pulverlackanwender entstehen hierbei erhebliche Entsorgungskosten von ungefähr 180 Euro pro Tonne.

Neue Methode erforderlich

Die Aufnahme der Probe mit unausgehärteten Altpulverlackresten und 2% Stearinsäure zeigten hingegen eine geschlossene Bruchfläche.

Die Aufnahme der Probe mit unausgehärteten Altpulverlackresten und 2% Stearinsäure zeigten hingegen eine geschlossene Bruchfläche.

Mit dem Wegfall des §8 Abs. 3 Satz 1 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes (KrWG) sind die Unternehmen angehalten, eine stoffliche Wiederverwertung bzw. Recycling gegenüber einer thermischen Verwertung anzustreben. Daher ist eine neue Verarbeitungsmethode erforderlich, die es erlaubt, die Altpulverlackreste zu extrudieren. Bisher kann eine derartige Aufarbeitung von unbehandelten Pulverlackresten aufgrund der Haftungseigenschaften nicht erfolgen, da sich Altpulverlacke nicht wieder über konventionelle Kunststoffverarbeitungsmaschinen wie z.B. Extruder und Spritzgussanlagen plastifizieren lassen. Die bei der Extrusion entstehende Wärme setzt die Aushärtungsreaktion des Pulverlacks in Gang, wodurch er an den Metallteilen der Maschinen haften bleibt und sie beschädigt. Eine Wiederaufbereitung über konventionelle Kunststoffverarbeitungsmaschinen wäre ein erster wichtiger Schritt, neue Möglichkeiten des Pulverlackrecyclings zu erschließen. Das von der TU Berlin entwickelte Verfahren basiert auf der chemischen Deaktivierung des Harz- und Härtersystems. Mittels eines Reak­tanden gelang es, die Altpulverlackreste in einen chemisch inerten Zustand zu überführen. Die Metallhaftung in Verarbeitungsmaschinen wird dadurch aufgehoben. Die Auswertungen von Enthaftungsversuchen ergaben, dass mit dem Zusatz von Stearinsäure bei allen untersuchten Pulverlacksystemen ein positives Ergebnis erzielt werden konnte.

Anwendung als Füllstoff

Ergebnisse auf einen Blick
  • Pulverlack kann bislang aufgrund seiner Haftungseigenschaften nicht wieder über Kunststoffverarbeitungsmaschinen wie z.B. Extruder und Spritzgussanlagen verarbeitet werden. Das erschwert die Aufbereitung zu Wiederverwendungs- und Recyclingzwecken
  • Ein neues chemisches Deaktivierungsverfahren mittels Stearinsäure erlaubt erstmals, Altpulverlackreste mit konventionellen Verarbeitungsmaschinen aufzubereiten und erschließt so neue Möglichkeiten des Pulverlack-Recyclings
  • Das Pulverlack-Stearinsäure-Gemisch konnte zu einem chemisch inerten Recyclinggranulat verarbeitet werden, das sich als Füll- und Ersatzstoff für die Industrie eignet

Die langkettige Carbon- und Fettsäure bewirkte bereits bei einer Zugabe von 2% bei Raumtemperatur für die meisten Pulverlackreste eine vollständige Inaktivierung. Stearinsäure ist ein fettiger, weißer Feststoff und findet in der Industrie für gewöhnlich Anwendung als Tensid/Netzmittel oder Schmiermittel. Nach den Enthaftungsversuchen konnte nachgewiesen werden, dass eine Anwendung von deaktivierten Altpulverlackresten als Füllstoff in thermoplastischen Kunststoffen möglich ist. Das zum Patent angemeldete Verfahren zur Metallenthaftung von Pulverlackresten stellt die Weichen für eine wirtschaftlich orientierte Kaskadennutzung von Pulverlacken. Das Verfahren ermöglicht die Umwandlung von Pulverlackresten mittels Extruder in ein hochwertiges Kunststoffgranulat ohne Risiko für die kunststoffverarbeitende Maschine und ist damit technisch und wirtschaftlich nutzbringend. Erste Kostenrechnungen ergaben einen Preisvorteil von mit Stearinsäure deaktivierten Altpulverlacken gegenüber konventionell hergestellten Füllstoffen. Derzeit ist die Anwendung des deaktivierten Altpulverlackrezyklats als Füll- oder Ersatzstoff geplant, um die Abfallproblematik beim Einsatz von Pulverlack zu mindern. Auf diese Weise kann den Pulverlack verarbeitenden Unternehmen eine Entsorgungssicherheit geboten werden. Für den Bau von Straßenbelägen ist das Kunststoffgranulat bereits einsetzbar. Aktuell werden weitere vielversprechende Anwendungsgebiete im Sinne kreislaufwirtschaftlicher Anforderungen untersucht.

Zum Netzwerken:
Technische Universität Berlin, Fachgebiet Polymertechnik/Polymerphysik, Berlin, Dr.-Ing. Astrid John-Müller, Tel. +49 30 314-25035, astrid.john-mueller@mailbox.tu-berlin.de, www.ptk.tu-berlin.de

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