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Unter stofflichen oder materiellen Recycling versteht man das Umschmelzen gemischter oder sortenreiner KStoffabfällen zu neuen Produkten. Da das Recycling von gemischten und eventuell auch verunreinigten KStoffen nur minderwertige KStoffe ergibt, geht die Entwicklung in Richtung Aufbereitung der KStoffe.
Abbildung 3: Möglichkeiten des materiellen Recyclings von gemischten
KStoffen
3.1 Einteilung der Abfälle
KStoffabfälle sind nach ihrer Herkunft in drei Kategorien einzuteilen:
* Abfälle aus der Verarbeitung:
Diese liegen in der Form nicht qualitätsgerechter Erzeugnisse, sowie verfahrensbedingter Abfälle vor. Die Sauberkeit und die Sortenreinheit, sowie die einfache Erfassung dieser Abfälle stellt eine ideale Ausgangslage für hochwertiges Recycling dar. Die Aufbereitung dieser Abfälle ist besonders einfach und kostengünstig, da sie nur zerkleinert werden müssen. Anschließend könne sie dem Neumaterial in der Produktion zugemischt werden.
Das Recycling ist beim KStoffverarbeiter schon seit langem bekannt, denn bei der Herstellung von KStoffartikel fallen KStoff- Verarbeitungs- Betriebsabfälle (Angüsse, Abquetschteile, Folien- Randstreifen) an. Diese werden unter Vermeidung von Verunreinigungen gemahlen und als dosierte Beimischung von 10 - 20 % zum frischen Rohstoff der Produktion unmittelbar zugeführt (ggf. mit zusätzlicher Stabilisierung) oder, wenn das bei hochwertigen Artikeln nicht möglich ist, zu weniger anspruchsvollen Teilen verarbeitet. Die dosierte Beimischung feingemahlener Angüsse ist auch beim Duroplast- Spritzguß möglich.
*Aufbereitung aus Handel und Gewerbe:
Abfälle aus gewerblicher Anwendung können aus fertigungstechnischen und ökonomischen Gründen in dem Betrieb, in dem diese anfallen, weder aufbereitet noch angewendet werden. In der Regel liegen diese sauber und sortenrein vor, so daß im allgemeinen über eine zentrale Aufbereitung diese erneut der Verarbeitung zugeführt werden können.
* Abfälle aus Konsum
In der Regel liegen Abfälle aus individueller Anwendung verschmutzt und nicht sortenrein vor, so daß sie nur über eine zentrale Aufbereitung der erneuten Verarbeitung zugeführt werden können.
3.2 Auftretende Probleme beim materiellen Recycling
Vorallem beim Hausmüll sind die Hauptursachen für die schlechte Produktqualität:
/ Starke Verschmutzung der KStoffabfälle
/ Typenvielfalt
/ unterschiedliche Schmelzetemperaturen der KStoffkomponenten
/ niedriger E- Modul des PE- Anteils
/ mangelnde Verträglichkeit der Einzelkunststoffe
/ unterschiedliche Additivierung
3.2.1 Verschmutzung
Die KStoffabfälle aus dem Hausmüll bestehen überwiegend aus den Thermoplasten PE, PP und PS, allerdings in stark verschmutzter Form. Nach verschiedenen Untersuchungen beträgt der Anteil der Verunreinigungen 5 - 10%. Eine Entfernung dieser Verunreinigungen ist meist nur durch aufwendige Reinigungsschritte möglich. Um die Produktqualität zu erhöhen, werden die KStoffabfälle zunehmend gewaschen und danach getrocknet.
3.2.2 Typenvielfalt
Von fast allen KStoffsorten existieren eine große Zahl von Typen, die sich durch Polymerisationsgrad, Molmassenverteilung, Kristallinität und Dichte unterscheiden. Von PE, dem wichtigsten KStoff im Hausmüll, ist die Typenvielfalt mit Hunderten Marken praktisch unübersehbar.
Bei der Sammlung von Altkunststoffen findet nicht nur eine Vermischung der einzelnen KStoffsorten, sondern auch der Typen einer Sorte statt. Die Sortierung der gemischten KStoffabfällen andererseits erfolgt nach Sorten, nicht nach Typen, d.h. die sog. sortenreinen Recyclate sind Mischungen verschiedener Typen. Typenvermischte KStoffe besitzen natürlich nicht mehr die ursprünglichen Eigenschaften einer bestimmten Type und lasen sich daher auch nicht mehr anwendungsspezifisch einsetzen.
3.2.3 Verarbeitungstemperaturen
Die unterschiedlichen Verarbeitungstemperaturen der KStoffe im gewerblichen und häuslichen KStoffabfall bilden ein weiteres Hindernis für die Wiederverwertung.
3.2.4 E- Moduln
Der E- Modul bestimmt in erheblichem Umfang die kostruktiven Möglichkeiten eines KStoffes. Während sich die E- Moduln der meisten unverstärkten KStoffen zwischen 2000 - 3000 N/mm3 bewegen, liegt der E- Modul von LD- PE und Weich- PVC größenordnungsmäßig bei 200 N/mm3 . Hohe PE- Anteile im KStoffmüll wirken sich daher ungünstig auf die mechanischen Eigenschaften von Recyclatprodukten aus, die durch einfaches Umschmelzen erzeugt werden. Solche Produkte könne oftmals nicht einmal als Holzersatz vermarktet werden, weil sie sich insbesondere bei Erwärmung verformen.
3.2.5 Additivierung
Ein weiterer Grund warum die Verträglichkeit der verschiedenen KStoffe häufig nicht gegeben ist, hängt mit den unterschiedlichen Additivgaben zusammen. Die genaue Rezeptur der Compounds wird aus Wettbewerbsgründen von KStoffherstellern und -verarbeitern vertraulich gehandhabt. Bei einem Umschmelzen von gemischten KStoffabfällen sind daher Art und Menge der Additive nicht bekannt. Die Eigenschaften der Recyclate lassen sich daher nicht gezielt einstellen.
3.2.6 Verträglichkeit
Ein weiteres technisches Hindernis für die materielle Wiederverwertung von KStoffen - auch in gereinigter Form- stellt die völlige oder teilweise Unverträglichkeit der in den gemischten KStoffabfällen enthaltene Einzelkunststoff dar. Die Zahl der homogen mischbaren, d.h. molekular ineinander löslichen Polymere, ist sehr klein. Sogenannte kompatible Mischungen technischer Massenkunststoffe, die auch große wirtschaftliche Bedeutung besitzen, sind meist Phasengemische mit Dispersionsstruktur.
Um das Problem der ungenügenden Verträglichkeit zu lösen werden zur Zeit mehrere Wege eingeschlagen. Die Zumischung von neuen Basiskunststoffen scheidet aus Kostengründen aus, weil hohe Neuanteile notwendig wären, um die anwendungstechnischen Eigenschaften der KStoffprodukte nachhaltig zu verbessern. Der Einsatz von Verträglichkeitsvermittler oder -verbesserer stellen einen zweiten Ansatz dar. Verträglichkeitsvermittler oder -verbesserer sind makromolekulare Hilfsstoffe, meist Pfropf- oder Blockpolymere, welche Bindungen mit den Oberflächen der Mischkunststoffe eingehen und die wenig verträglichen Einzelkunststoffe verknüpfen.
Überwiegend angewandt wird heute die Aufbereitung mit vorangehender Sortierung als wichtigsten Schritt.
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