Charakterisierung von Kunststoffverpackungen zur Evaluierung von Recycling Potentialen

Abstract

Bei Verpackungen von Kosmetikartikeln im Einzelhandel kommt fast ausschließlich Kunststoff zum Einsatz, der in unterschiedlichen Kombinationen und Ausführungen verarbeitet wird. Dabei ist oftmals nicht bekannt, woraus die einzelnen Flaschen und Tuben bestehen, wodurch ein Recycling dieser Produkte deutlich erschwert wird. In der vorliegenden Arbeit wird stichprobenartig anhand von 60 ausgewählten Kosmetikbehältern eine Charakterisierung der Kunststoffverpackungen zur Evaluierung von Recyclingpotential durchgeführt. Dazu werden in einem ersten Abschnitt die wichtigsten Produktionsverfahren sowie die eingesetzten Materialien erläutert und eine Basis für deren Evaluierung geschaffen. In Abschnitt zwei sind angewendete Analysemethoden beschrieben und erklärt, deren Ergebnisse in Abschnitt drei dargestellt und ausgewertet werden. Für die Charakterisierung der Verpackungen kommen die Verfahren Fourier Transformations- Spektroskopie (FT-IR), Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) sowie die Mikroskopie zum Einsatz und ermöglichen mit ihren Resultaten ein ganzheitliches Bild über den Aufbau und die Bestandteile der Behälter und Verschlüsse. Dabei hat sich gezeigt, dass die Flaschenverpackungen der Stichprobe ausschließlich aus Monomaterial bestehen und vorwiegend HD-PE eingesetzt wird. Tubenverpackungen sind hingegen meist mehrschichtig und weisen größtenteils eine EVOH Schicht, eingebettet in PE, auf. Für die analysierten Verschlüsse zeigt sich einheitlich, dass sie für alle 60 Proben ausschließlich aus PP oder PP-Copolymer gefertigt wurden. Um eine Evaluierung des Recyclingpotentials zu ermöglichen, wurden die Behälter recycelt und zu Prüfkörpern verarbeitet, die einer rheologischen Prüfung, einem Zugversuch sowie einem Kerbschlagzugversuch unterzogen wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten dabei einen hohen Einfluss der Materialreinheit auf die mechanischen Eigenschaften, denn jene Probenkörper aus Monomaterial erzielten wesentlich bessere Werte als jene aus einem Blend. Für das Recycling der Kosmetikverpackungen ist somit eine stoffliche Sortierung von großer Bedeutung und könnte in Zukunft durch eine Vereinheitlichung des Aufbaus und der eingesetzten Materialien erheblich unterstützt werden.

Plastic is used almost exclusively for the packaging of cosmetic products in the retail trade and is processed in various combinations and designs. It is often not known what the individual bottles and tubes are made of, which makes recycling of these products truly difficult. In this study, 60 randomly selected cosmetic products are used for a characterisation of packaging for the evaluation of recycling potentials. Therefore, the first section explains the most important production processes and the materials used and provides a basis for the evaluation. In section two, applied analytical methods are described and explained, the results of which are presented and evaluated in section three.Fourier transform spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC) and microscopy are used to characterise the packaging, and their results provide a holistic picture of the structure and components of the containers and closures. This showed that the bottle packaging in the sample consists exclusively of mono-material and that HD-PE is predominantly used. Tube packaging, on the other hand, is mostly multi-layered and typically has an EVOH layer embedded in PE. For the analysed closures, it is consistently shown that they were made exclusively of PP or PP copolymer for all 60 samples. To enable an evaluation of the recycling potential, the containers were recycled and processed into test specimens, which were subjected to a rheological test, a tensile test, and an impact test. The results of the tests showed a high influence of the material purity on the mechanical properties, because those test specimens made of mono-material achieved significantly better values than those made of a blend. Material sorting is thus of great importance for the recycling of cosmetic packaging and could be considerably supported in the future by standardising the structure and materials used.