Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effiziente Emissionsminderung von polypropylenbasierten Materialien entlang ihrer Wertschöpfungskette

Ziel ist es erstmals die VOC-Entstehung bei polypropylenbasierten Materialien entlang der Wert-schöpfungskette in Kombination mit der Entwicklung geeigneter zeitsparender Analyseroutinen zur effizienten Bewertung der Emissionen zu betrachten. Dazu werden z.B. im Bereich des Spritzgusses kritische Prozessgrößen und klassische Verarbeitungsfehler identifiziert, die maßgeblich für die VOC-Bildung verantwortlich sind.

Auf der Seite der Analysemethoden wird bewertet, inwieweit die Microchamber als kostengünstige und schnelle Analysenmethode teure und aufwändige Prüfungen in der Emissionskammer ersetzen oder ergänzen kann.

KmU werden mit den im Vorhaben erarbeiteten Erkenntnissen in die Lage versetzt, gezielt Produkte mit reduziertem definiertem Emissionspotenzial herzustellen. Die erarbeiteten Kenntnisse zum Wirken der Verarbeitungsprozesse erlauben eine Abschätzung der Veränderung der Emissionen entlang der Wertschöpfungskette. Die Unternehmen erhalten damit die Voraussetzungen für die Herstellung von Produkten definierter Qualität trotz schwankender Qualität der Rohstoffe. Dies verschafft ihnen einen Wettbewerbsvorteil.

Die praxisnahe Problemstellung und die enge Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss während der Antragsstellung ermöglichen ein direktes Umsetzen der Ergebnisse. Über den Projektfortschritt wird bei den regelmäßig tagenden öffentlichen Arbeitskreisen am Fraunhofer LBF und dem FILK informiert und das weitere Vorgehen mit den begleitenden Firmen diskutiert. Durch Veröffentlichungen in Fachzeitschriften werden die Ergebnisse einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Der Transfer erfolgt zudem über die Mitgliedsvereinigungen Kunststoffe und Leder- und Kunststoffbahnen

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Vorhabens wurden PP-Talkum basierte Materialien hinsichtlich des Emissionsverhaltens (Abgabe von VOC) entlang der Wertschöpfungskette Compoundieren-Spritzgiessen untersucht. In der Gesamtbetrachtung konnte ermittelt werden, dass der Spritzgießprozess einen deutlich stärkeren Einfluss auf die Bauteilemissionen hat als die übrigen Verarbeitungsschritte. Das Ausmaß der Emissionen bleibt dabei jedoch stark materialabhängig. Beim Compoundieren bewirken hohe Drehzahlen einen intensiveren Austausch der Polymerschmelze zwischen Oberfläche und Bulk, was zur effizienten Entgasung der flüchtigen Bestandteile aus der Polymerschmelze führt. Für den Spritzgussprozess stellte sich die Prozesstemperatur als der dominierende Faktor für die VOC-Entstehung heraus. Kritisch ist weiterhin die Verweilzeit der Schmelze in der Verfahrenseinheit, während die Scherrate (für den untersuchten Bereich) keine signifikante Rolle spielt. Die Bestimmung der Emissionen in der Microchamber kann zur Abschätzung von Emissionswerten pro Volumen dienen. Die erzielten Ergebnisse bezüglich der Prozessoptimierung ermöglichen die Herstellung von Produkten mit reduzierten Emissionen entlang ihrer Wertschöpfungskette, wobei das Kosten-Nutzen-Verhältnis individuell im Auge zu behalten ist. Somit erhalten die Compoundeure und Kunststoffverarbeiter eine wesentliche Grundlage, ihre Produkte hinsichtlich Kosten und Emissionsverhalten zu optimieren und somit im Markt wettbewerbsfähiger zu werden.