PP-Blends mit Rezyklaten unter Mehrfachverarbeitung mittels Extrusion und Spritzgießen sowie Nachstabilisierung

Abstract

Der vielseitige Einsatz von Kunststoffen macht diese Werkstoffe zu einem unverzichtbaren Bestandteil der heutigen Industrie. Hierzu zählt auch Polypropylen, das vor allem in der Verpackungsindustrie eine bedeutende Rolle einnimmt. Zur Förderung einer nachhaltigen Nutzung von Kunststoffen und zur Rückführung der eingesetzten Materialien in den Werkstoffkreislauf ist die Entwicklung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft unerlässlich.Die vorliegende Arbeit untersucht daher das Degradationsverhalten von PP-Rezyklat-Blends unter Mehrfachverarbeitung mittels Extrusion und Spritzgießen. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss des Rezyklatanteils, des Waschverfahrens sowie der Nachstabilisierung durch Antioxidantien auf die mechanischen, rheologischen und thermischen Eigenschaften. Ziel ist es, die Auswirkungen der wiederholten Verarbeitung auf die Materialeigenschaften zu analysieren und die zugrunde liegenden Degradationsmechanismen zu identifizieren.Die Ergebnisse zeigen, dass die Mehrfachverarbeitung zu einem fortschreitenden Kettenabbau führt, der sich insbesondere in einer deutlichen Abnahme der Bruchdehnung und einer Reduktion der Viskosität widerspiegelte. Die rheologischen Untersuchungen bestätigten diesen Zusammenhang durch einen Anstieg der Schmelzflussrate sowie einer Verschiebung des Cross-over-points zu höheren Frequenzen. Die Additivierung mit Antioxidantien wirkte diesem Abbau entgegen, indem sie die Degradation reduzierte und zur Stabilisierung der mechanischen und rheologischen Eigenschaften beitrug. Die thermischen Eigenschaften blieben hingegen weitgehend konstant, was auf eine geringe Beeinflussung der kristallinen Struktur hinweist.Insgesamt konnte gezeigt werden, dass der Rezyklatanteil, der Waschprozess sowie das Herstellungsverfahren signifikante Auswirkungen auf die Materialeigenschaften haben. Die Nachstabilisierung durch Antioxidantien bietet jedoch einen wirksamen Ansatz zur Reduktion der Degradation.

The wide range of applications of plastics make these materials an indispensable part of today’s industry. This includes polypropylene, which plays a significant role, particularly in the packaging industry. To promote the sustainable use of plastics and to return used materials to the material cycle, the development of an effective circular economy is essential.This thesis therefore investigates the degradation behavior of polypropylene recyclate blends during multiple processing using extrusion and injection molding. The focus is on the influence of the recyclate content, the washing process and post-stabilization with antioxidants on the mechanical, rheological, and thermal properties. The goal is to analyze the effects of repeated processing on the material properties and to identify the underlying degradation mechanisms.The results indicate that repeated processing leads to progressive chain scission, which emerged in a significant decrease in elongation at break and a reduction in viscosity. Rheological analyses confirmed this behavior through an increase in melt flow rate and a shift of the cross-over point to higher frequencies. The addition of antioxidants mitigates this degradation by stabilizing the molecular structure and preserving the mechanical and rheological properties. In contrast the thermal properties remain constant, indicating only a minor influence on the crystalline structure.Overall, the results demonstrated that the recyclate content, the washing process, and the manufacturing method have significant effects on the material properties. Post-stabilization using antioxidants provides an effective approach to reducing degradation.