Compatibilisierung von PET/PE Blends im Hinblick auf Recycling von Mehrschichtfolien

Abstract

In der vorliegenden Studie wird eine mögliche Option zum Recycling von Mehrschichtfolien, welche als Verpackungsmaterial in der Lebensmittelindustrie herangezogen werden, untersucht. In einer vorhergehenden Arbeit wurde bereits die Zusammensetzung dieser Mehrschichtfolien analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass diese aus ca. 79% PET und 19% PE bestehen. Zudem ist ein geringer Anteil von ungefähr 2% EVOH vorhanden. Es ist allgemein bekannt, dass PET und PE ungünstige Voraussetzungen bzgl. deren Mischbarkeit besitzen. Dennoch kann durch den Einsatz von geeigneten Verträglichkeitsvermittlern eine ausreichende Mischung bewerkstelligt werden. Dazu wurden drei verschiedene Verträglichkeitsvermittler herangezogen. Diese sind Kraton G1643 M, Kraton FG1901 G und Lucofin 1492M HG. Weiter wurden drei verschiedene Blends erstellt, um einen realistischen Vergleich zu deren Wirkungsweise sicherzustellen. Das erste Blend enthielt reines PET und PE, während das zweite Blend reines PE aber statt dem reinen PET ein recyceltes PET beinhaltet, welches aus Kunststoffschalen der Lebensmittelindustrie gewonnen wurde. Das dritte Blend wurde durch die Mehrschichtfolie erstellt. Alle drei Blends wiesen ein ähnliches mechanisches Verhalten auf, wodurch ein Vergleich sinnvoll erscheint. Erst durch Zugabe der Verträglichkeitsvermittler konnten größere Unterschiede bei spezifischen mechanischen Eigenschaften festgestellt werden. Der Großteil dieser Abweichungen wird bei den letzten beiden Blends vermutlich auf Verunreinigungen und Inhomogenitäten zurückzuführen sein. Zudem sind auch die Verfahrensparameter als auch die Morphologie zu berücksichtigen. Es konnte festgestellt werden, dass sich durch das Spritzgussverfahren eine Haut-Kern-Struktur ausgebildet hat. Dadurch ist eine unterschiedliche Morphologie entlang des Querschnittes gegeben. Auch dies wirkt sich unmittelbar auf die mechanischen Eigenschaften aus. Besonders der Verträglichkeitsvermittler Kraton FG1901 G als auch Lucofin 1492M HG konnten bemerkenswerte Ergebnisse vorweisen. Beide führten zu einer Vervielfachung der Bruchdehnung, welche in erster Linie optimiert werden sollte. Dennoch zeigten Großteils auch die weiteren mechanischen Eigenschaften eine wesentliche Verbesserung. Daher sollten diese zwei Verträglichkeitsvermittler für weitere Untersuchungen herangezogen werden.

In the present study, a possible option for recycling multilayer films, which are used as packaging material in the food industry, is examined. The composition of these multilayer films has already been analyzed in a previous work. It was found that these consist of approximately 79% PET and 19% PE. There is also a small amount of approximately 2% EVOH. It is generally known that PET and PE have unfavorable conditions with regard to their miscibility. Nevertheless, an adequate mix can be achieved by using suitable compatibility agents. Three different compatibility agents were used for this. These are Kraton G1643 M, Kraton FG1901 G and Lucofin 1492M HG. In addition, three different blends were created to ensure a realistic comparison of how they work. The first blend contained pure PET and PE, while the second blend contained pure PE but instead of pure PET contains a recycled PET, which was obtained from plastic trays in the food industry. The third blend was created by the multilayer film. All three blends showed a similar mechanical behavior, which makes a comparison seem reasonable. It was only by adding the compatibilizers that larger differences in specific mechanical properties could be determined. The majority of these deviations in the last two blends will probably be due to impurities and inhomogeneities. The process parameters and the morphology must also be taken into account. It was found that a skin-core structure was formed through the injection molding process. This gives a different morphology along the cross section. This also has a direct impact on the mechanical properties. In particular, the compatibility agent Kraton FG1901 G and Lucofin 1492M HG were able to show remarkable results. Both led to a multiplication of the elongation at break, which should primarily be optimized. Nevertheless, the other mechanical properties also showed a significant improvement. Therefore, these two tolerance mediators should be used for further investigations.