Upcycling von Polystyrol und Polypropylen Joghurtbechern

Abstract

Aufgrund der Tatsache, dass viele der produzierten Kunststoffe nur für den Einmalgebrauch hergestellt werden und die Recyclingquote zwar in den letzten Jahren zugenommen hat, jedoch noch immer die thermische Verwertung im Vordergrund steht, sollen in dieser Arbeit Möglichkeiten zum werkstofflichen Recycling analysiert werden. Im ersten Schritt wurden daher Joghurtbecher aus Polypropylen und Polystyrol gesammelt und analysiert, da sie ein gutes theoretisches Recyclingpotenzial aufweisen, dies in der Praxis jedoch aufgrund von Unwirtschaftlichkeit noch nicht umgesetzt wird. Mit den Methoden der DSC, DMA, TGA und FTIR wurden die Becher thermisch und optisch auf ihre chemische Zusammensetzung überprüft. Zum einen wurde die Reinheit der Polymere überprüft und zum anderen ob den Joghurtbechern etwaige Füllstoffe und Additive zugesetzt wurden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde durch Reaktivextrusion von PP und PS unter Zuhilfenahme von Peroxiden versucht Langkettenverzweigungen der PP/PS-Blends zu generieren, um die mechanischen Eigenschaften der PP/PS-Blends zu verbessern und um den Joghurtbechern eine Wiederverwertung zu ermöglichen. Die Versuche im zweiten Teil wurden mit den reinen Granulaten PP HC600TF und PS GP152 durchgeführt, da vom Joghurtbecherpolymer nur geringe Mengen vorhanden waren. Die reinen Granulate wurden nach einem Vergleich der rheologischen Eigenschaften mit den Becherpolymeren ausgewählt. Es wurden unterschiedliche Mischungen der PP/PS-Blends angefertigt und mit den Peroxiden (Peroxan HX und Peroxan C126) reaktivextrudiert. Im Anschluss wurden diese Proben mechanisch und rheologisch untersucht und die Mischung PP/PS/P.C126 (90/10/0,8) wies dabei die besten Werte im Vergleich mit den anderen Mischungen auf. Im letzten Schritt erfolgte eine dehnrheologische Untersuchung, um das Vorhandensein von Langkettenverzweigungen der PP/PS-Blends zu überprüfen. Abschließend lässt sich sagen, dass für den Blend PP/PS/P.C126 (90/10/0,8) durch die Reaktivextrusion eine Langkettenverzweigung erreicht werden konnte. Als mögliches Einsatzgebiet der PP/PS-Blends kann der Bereich der Dämmstoffe genannt werden, da der PP/PS-Blend im Bereich des Schäumens gute dehnrheologische Werte aufweist.

Generally, plastics are produced for "one-time" use only, and while thermal recycling constitutes one of the most common methods of treating plastic wastes; this Master's Thesis seeks to present alternative ways for the disposal of plastic wastes. For this research, and because of their high theoretical recycling potential, yoghurt cups containing polypropylene and polystyrene were collected and analysed. This methodology is not widely used because it is not an economically viable option. Thermal and optical methods, such as DSC, DMA, TGA and FTIR were used to analyse the chemical structure of the yoghurt cups. They were tested and cleared of impurities on the on the one hand and, then analysed for fillers or additives on the other hand. The second aspect of the research consisted of the 'in situ' compatibilization of PP/PS- blends by means of peroxide-induced degradation and reactive extrusion. Two different types of peroxides, Peroxan HX and Peroxan C126 were used. The main objective here is the generation of long chain branches. The experiment was conducted with pure granulates PP HC600TF and PS GP152 due to the small amount of polymers contained in the materials combined in the manufacture of the yoghurt cups. Different mixtures of PP/PS-blends were prepared and reactive extrusion with Peroxan HX and Peroxan C126 were held. After the reactive extrusion the samples were mechanically and rheologically tested. The blend PP/PS/P.C126 (90/10/0,8) achieved the best values in comparison to the other PP/PS mixtures. In order to prove the existence of long chain branches, extensional rheology was carried out. The conclusion showed that through peroxide-induced degradation and reactive extrusion long chain branches can be generated. Especially the PP/PS/P.C126 (90/10/0,8) blend shows long chain branching. The range of application for the PP/PS- blends can be in the field of foaming thus the PP/PS-blends can be used as insulation materials.