Wéi erméiglecht déi sech weiderentwéckelt Kompatibilisatortechnologie d'Recycling vu gemëschte Plastikoffall?

Zousazstoffliwweranten an Akademiker hunn eng grouss Zuel vu Standard- oder nach net entwéckelte Léisunge fir inkompatiblen Polymeren zesummen ze vermëschen, fir méi performant a méi stabil Materialien ze bilden. Vill gi mat dem Zil entwéckelt, recycléiert Plastik ze verbesseren, dacks awer net nëmmen Post-Consumer recycléiert Material (PCR). Vill, awer net all, benotzen Maleinsäureanhydrid-Pftungstechniken, fir d'Grenzfläche tëscht polaren an netpolare Polymeren oder tëscht netpolaren, awer ëmmer nach inkompatiblen Polymeren (z.B. PE a PP) ze iwwerbrécken.

Déi US-amerikanesch Start-up-Firma Intermix Performance Materials, déi d'lescht Joer gegrënnt gouf, fir d'Entwécklung vun enger Ethylen-Propylen-Multiblock-Kompatibilisator-Additivtechnologie ze kommerzialiséieren, déi vun der Cornell University lizenzéiert ass. Si gouf vum Geoff Coates, Tisch School Professer fir Chimie a chemesch Biologie zu Cornell, Andrew Arriz, Business Analyst, an Ting-Wei Lin, Principal Investigator, gegrënnt.

„HDPE an isotaktesch Polypropylen (iPP) sinn déi meescht produzéiert kommerziell Plastik op der Welt a si hunn ähnlech optesch Eegeschaften, wat de Prozess vun der Sortéierung vun deenen zwee Plastik a grousser Skala eng Erausfuerderung mécht“, seet de Lin. Trotz hiren ähnlechen chemesche Strukturen sinn HDPE an iPP net mateneen kompatibel a produzéieren dofir brécheg a wäertlos Material wann se geschmolz ginn. Dëst behënnert d'Recyclingeffizienz vun dëse Plastik. Et gouf bericht, datt manner wéi 7% respektiv 1% vum Gewiicht vun HDPE an iPP recycléiert ginn.

Duerch eng Partnerschaft mat engem etabléiertePlastikrecyclingfirmaIntermix huet eng Charge Pellets aus ale Seeler a Fëschnetzer kritt, déi haaptsächlech aus dem Mier recycléiert ginn. Dës Marineplastik huet e Gewiichtsverhältnis vun HDPE zu iPP vun ongeféier 1:1. D'Firma seet, datt d'Mëschunge brécheg sinn a sech net ouni vill Dehnung dehnen. Duerch d'Zousätz vun 2 Gewiichts-% vum Kompatibilisator vun der Firma kann d'Zähegkeet op iwwer 800% Dehnung beim Broch erhéicht ginn.

De Lin seet, datt kompatibel HDPE/iPP-Mëschungen "elo zu villverspriechende Materialien ginn, déi a Produkter nei veraarbecht kënne ginn, onofhängeg vun der Zesummesetzung an der Net-Trennbarkeet vun der recycléierter HDPE/iPP-Mëschung. Dëst kann d'Käschte vum Plastikrecycling däitlech reduzéieren an d'Recyclingeffizienz erhéijen."

Intermix huet de Moment fënnef Mataarbechter, déi sech op Produktfuerschung a Geschäftsentwécklung konzentréieren, a schafft mat enger Rei vu Gießereihersteller zesummen, fir d'Produktioun vu Kompatibilisatoren vun der Gramm- bis zur Kilogramm-Skala ze erhéijen. De Lin seet: "Produkter aus recycléiertem HDPE/iPP-Mëschunge kéinte geschwënn méiglech sinn."

Nexam Chemical aus Schweden huet e Konzept entwéckelt, dat als "reaktivt Recycling" bekannt ass, fir d'Leeschtung vu gemëschte recycléierte Polymeren ze verbesseren, déi schwéier ze recycléieren sinn. Ee Beispill ass recycléiert PP mat HDPE. "Nexamite R201 reagéiert mam Polymer fir eng PP/PE-Mëschung ze bilden, déi PP- a PE-Kompatibilitéit garantéiert", seet de Lars Öhrn, Marketingchef vun der Firma. Bei 85% rPP- a 15% rHDPE-Mëschunge hunn Zuchtester manner Variatioun gewisen."

En anert Beispill vun enger Uwendung ass PE mat PA. Wéi Nexamite R405 zu enger Mëschung aus 93% HDPE an 7% PA6 bäigefüügt gouf, hunn Zuchtester verbessert mechanesch Eegeschaften a besser Uewerflächenausgesinn gewisen. D'Flëssspannung gouf och verbessert an d'Brochfestigkeit gouf als vergläichbar mat där vu purem HDPE bezeechent.

Den Öhrn huet déi spezifesch chemesch Reaktioun net bekannt ginn, awer sot, datt se net op Maleinsäureanhydrid-Pfropfung baséiert. Hie seet: "Et funktionéiert op Polyolefinen, awer kann och Brécke mat Polykondensater bilden a reagéieren. Wéi bei all reaktiven Extrusioune brauch een déi richteg Mëschung an Energiezoufuhr fir déi bescht Resultater ze kréien." Nexamite R201 an R405 sinn allebéid a Masterbatchform verfügbar.

Déi lescht Ergänzung zum Portfolio vun der Nordic Grafting Company (NGC) ass den Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F, baséiert op gegrafftem Maleinsäureanhydrid (MA) Vistamaxx, engem semikristalline Copolymer vun ExxonMobil. Den neien Additiv entsprécht den EU-Reglementer 10/2011 fir Liewensmëttelkontakt a bitt Recyclingfirmen a Veraarbechter en einfach ze addéierenden universellen Kompatibilisator, fir de Wäert vu Mëschunge mat enger Villfalt vu Verpackungspolymeren, dorënner Polyolefinen, EVOH, PA a PET, ze erhéijen, laut NGC, déi fir d'Technologie un ExxonMobil lizenzéiert ass.

Acti-Tech Produkter kënnen an alle Phasen vum Recyclingprozess bäigefüügt ginn: wärend dem internen oder virum Konsument Recycling duerch d'Form, wärend der Regranuléierung mat oder ouni Filtratioun duerch de Recyclingbetrieb, oder wärend der Regranuléierung duerch de Recyclingbetrieb oder de Modifikator. D'Firma seet: "Et stellt déi ideal Léisung fir den Upcycling vu gemëschte Polymer-Rohmaterialien aus postindustriellem Recycling (PIR) oder postkonsumentrecycling (PCR) souwéi internen Offall duer, sou datt dës recycléiert Plastik an neien oder existente Produkter benotzt kënne ginn, ouni d'Endbenotzungsleistung ze kompromittéieren."

Laut NGC weist Acti-Tech 16MA11F eng verbessert Dispersioun a reduzéiert dispergéiert Phasgréisst vu PA- a PET-Partikelen a Polyolefin-Substrater op (typescht PA/PE-Verhältnis vu 40/60). De Quentin Le Piouff, Geschäftsentwécklungsmanager vun der Firma, seet: "Zousätzlech huet d'Zousätzlech vu 4% Acti-Tech-Kompatibilisator 16MA11F zu recycléierte Barrièrefolien (LDPE 60% / PA 30% / EVOH 10%) zu enger méi héijer Film- an optescher Eegeschaftsréckgewinnung am Verglach mat net-kompatibele Mëschungen a méi niddrege Käschte gefouert."

Acti-Tech-Additive ginn de Moment an enger Villfalt vu Pre-Consumer-, Post-Industrial- a Post-Consumer-Offäll getest, dorënner Méischicht-Barrièrefolie-Verpackungen souwéi Schrumpfhüllen, geblosenen Kosmetik- a Planzeschutzchemikaliebehälter, steif Verpackungen, verstäerkten/Méischicht-Réier a Schläich, Fëschnetzer, Matten an Teppecher.

Laut dem Le Piouff kann Acti-Tech 16MA11F och als Kopplungsmëttel fir biobaséiert Materialien (Stärke, Cellulose), Holzkomposit (WPC) an Naturfaser (NFC) benotzt ginn. Verschidde Uwendungen, déi dëse universelle Kompatibilisator benotzen, ginn an de kommende Méint kommerzialiséiert“, seet hien.

D'Erreechbarkeet erweideren

Déi hollännesch Firma Polyscope Polymers, där hiert Kärgeschäft op Styrol-Maleinsäureanhydrid baséiert, behaapt, säi Maartundeel an dësem Secteur an de leschten zéng Joer däitlech ze vergréisseren. Seng Acquisitioun duerch Vertellus fréier dëst Joer soll seng zukünfteg Wuesstemsambitioune ënnerstëtzen. „Mat dëser Acquisitioun erweidert Polyscope seng Präsenz um Maart fir Spezialadditiven“, sot de Patrick Muezers, CEO vu Polyscope, „an mir wäerten d'global Ressourcen, d'Fäegkeeten an déi staark Maartféierungspositioun vu Vertellus notze kënnen, fir eis existent an nei Clienten besser ze déngen.“

Potenziell Synergien tëscht de Portfolioen vu Polyscope a Vertellus ginn de Moment ënnersicht. muezers seet: "Nei Synergien wäerten weider entstoen, awer den Ethylen-MA-Copolymer ZeMac, deen vu Vertellus ugebuede gëtt, huet sech als héich ergänzend zum aktuellen Angebot vu Polyscope bewisen."

„D'Kombinatioun vun eisen Zousätz wäert eis hëllefen, d'Froen vun eise Clienten iwwer d'Optimiséierung vu Xibond-Mëschungen ze beäntwerten“, sot hien. Mir gesinn elo schonn eng wuessend Nofro fir méi nohalteg Léisungen. Zum Beispill hu mir eng Rei vu Projeten initiéiert fir d'Veraarbechtung vu biobaséierte Plastik a PLA/PBAT-Kombinatioune mat eisen Zousätz z'ënnerstëtzen. An dësem Projet sinn eis Xibond-Kompatibilisatoren entscheedend fir eng optimal Leeschtung an Uwendungen an Entwécklungen z'erreechen, dorënner de Wiessel vun traditionelle PE-Tuten op Biomaterial-Akafstuten.“

„Zousätzlech gesi mir ëmmer méi Méiglechkeeten, Léisunge fir den Upcycling vu verschiddene Polymeren ze bidden. E puer vun eise Clienten stellen esouguer fest, datt eis Kompatibilisatoren hëllefen, e „Plastik-Mix“ mat ABS ze vermëschen, fir Mëschunge ze maachen, déi PET/ABS-Mëschunge fir Uwendungen ewéi elektresch Gehäuse verfügbar maache kënnen“, erkläert de Muezers.

„Schlussendlech hu mir Erfahrung mam Xibox Servicemodell gesammelt, wat mir benotze fir eise Clienten ze hëllefen d'Produktentwécklung ze beschleunegen, andeems mir Wochen, an a verschiddene Fäll Méint, vum Entwécklungsprozess ofschneiden. Mir benotze kleng Mini-Extruder fir eng séier Screening vun de Formuléierunge vun eise Clienten duerchzeféieren.“

De Konzept vun der Xibox-Screening soll vu verschiddene Clienten adoptéiert gi sinn, déi mat der Erausfuerderung konfrontéiert sinn, verschidde Materialien ze recycléieren.
D'Olebond-Produkter vun Tisan Engineering Plastics aus der Tierkei si mat Maleinsäureanhydrid gegraffte Polymeren, déi duerch reaktiv Extrusioun hiergestallt ginn. D'Firma behaapt: "Ofhängeg vum Grad vun der Graftung an der Aart vum Polymer hëlleft Olebond d'Materialeegeschafte ze verbesseren, andeems en als Kompatibilisator, Kopplungsmëttel, Schlagmodifikator a Bindemittel wierkt."

Den Olebond 7401-Grondstoff baséiert op PP mat engem héijen Undeel u Maleinsäure, déi als Kopplungsmëttel tëscht dem Polymer an dem Fëllstoff wierkt. D'Firma seet, datt den 7401-Grondstoff och hëlleft, déi mechanesch Eegeschafte vu Mëschunge vu PP an inkompatiblen Polymeren wéi PA ze verbesseren.
Den Olebond 7402-Klass gëtt als Kompatibilisator a Kopplungsmëttel a Beräicher wéi halogenfräi Kabelmaterialien, Méischicht-Réier, Laminater a Mëschunge vu PE mat anere Polymeren agesat. Als Kompatibilisator soll den Olebond 7402 d'Interphasenhaftung vu PE op Polymeren wéi PA an aner Polyolefinen verbesseren. Den Tisan seet: "Den Olebond 7402 bitt eng optimal Dispersioun tëscht Mineralfüllstoffer, Faseren a Polymersubstrater a verbessert déi mechanesch Eegeschafte vu modifizéierte Plastik. Zum Beispill, wann en a mat Talkum gefëllte modifizéierte Materialien agesat gëtt, verduebelt den Olebond 7402 d'Dispersioun vum Talkum."

Aner Olebond-Qualitéite sinn ënner anerem Produkter op Basis vun ABS an EVA, déi als Kompatibilitéitsmëttel a verschiddene Produkter kënne benotzt ginn. 7404 ass mat Maleinsäureanhydrid gepfëmmt ABS an 7405 ass mat Maleinsäureanhydrid gepfëmmt Ethylenvinylacetat (EVA).
Déi koreanesch Firma SK Functional Polymer (SKFP) liwwert eng komplett Gamme vu Kompatibilisatoren a Recyclingbeschleuniger, déi et de Benotzer erméiglechen, gemëschte Plastikschrott a wäertvoll Materialien ëmzewandelen (d'Firma gouf duerch d'Acquisitioun vum funktionelle Polyolefin-Geschäft vun Arkema duerch SK Geo Centric am Joer 2020 gegrënnt).

D'Lolita Hauguel, Geschäftsentwécklungsmanagerin vun der Firma a Frankräich, seet: „SKFP huet vill vun hire Fuerschungsbemühungen op d'Entwécklung vu reaktive Polyolefinen konzentréiert, déi mechanesch recycléiert Plastikmëschunge kompatibel maachen. Lotader reaktiv Terpolymeren an Orevac Transplantharzer gi wäit verbreet als Kompatibilitéitsmëttel fir verschidde Mëschunge benotzt. SKFP huet net nëmme Léisunge fir recycléiert Léisunge fir Mëschunge wéi rPET/rPE, rPET/rPP, rPA/rPE, rPA/rPP, rPA/rPET …… awer och fir PE/EVOH-Mëschunge.“

De Lotader 4210 Maleinsäuregrad ass kommerziell verfügbar fir d'Opwäertung vu recycléiertem PE- an EVOH-Méischicht-Schrott (d'Finale ass op Net-Liewensmëttel-Uwendungen limitéiert). SKFP seet, datt en anert erfollegräicht Beispill Lotader AX a recycléiertem PET benotzt, dat mat Polyolefinen kontaminéiert ass, déi während dem Sortierprozess net komplett eliminéiert goufen.

SKFP seet, si hätt och bewisen, datt hir nei Gamme vun héich heterogenen Lotryl T Acrylat-Copolymeren eng héich effizient Booster-Léisung fir recycléiert Styrolharzer ass, déi däitlech verbessert Schlageigenschaften ubitt. D'Firma bitt och Léisunge fir d'Schlagfestigkeit ze verbesseren an d'Viskositéit vun rABS-Materialien ze moduléieren, andeems net-reaktiv Lotryl-héichpolare Copolymere mat reaktivem Lotader AX kombinéiert ginn. Den Hauguel seet: "D'Kombinatioun vu Polaritéit a Reaktivitéit vun dësen Harzer ass de Schlëssel fir eng erfollegräich Opwäertung vu recycléiertem Plastikoffall."

Orevac gegraffte Polyolefiner solle wäit verbreet als Kopplungsmëttel fir gefëllte PP a PE-modifizéiert Materialien agesat ginn. D'Produktpalette ëmfaasst gegraffte PP, gegraffte HDPE/LLDPE a gegraffte EVA. Den Inhalt vu reaktivem Maleinsäureanhydrid an dëse Produkter variéiert, awer wat méi héich den Inhalt ass, wat méi effektiv si si als Kopplungsmëttel. Si si gëeegent fir d'Benotzung mat ATH, MDH, anere Mineralfüllstoffer souwéi Glas- a Naturfaseren.

De President vun der Petrochemie, Salvatore Monte, seet, datt d'Kompatibilitéit vu verschiddene Polymere mat reaktive Graftpolymere kann erreecht ginn: wéi zum Beispill mat Maleinsäureanhydrid gegraffte PP, bipolare Copolymere (z.B. SEBS), fräi Radikalgraftinitiatore (z.B. Diisopropylbenzolperoxid) an organometallesch Kopplungsmëttel (z.B. Titanate). Déi meescht Modifikatorhersteller wäerten heteroatomesch Titanat-Kopplungsmëttel nëmmen an Betruecht zéien, wa Problemer mat Fëllstoffer oder der Adhäsioun un ënnerschiddlech Substrate ginn“, seet hien. Awer tatsächlech sinn et thermesch stabil Katalysatoren, déi verschidde Polymere an der Extruderschmëlz repolymeriséiere kënnen, genee wéi Titanocen- a ZN-Katalysatoren fir d'Monomerpolymerisatioun benotzt ginn.

Hie sot: „Ee Virdeel vum heteroatomesche Titanatkatalysator ass, datt de resultéierende Polymer bei méi niddregen Temperaturen méi séier fléisst, mat enger liichter Erhéijung vun der Zuchfestigkeit an enger bedeitender Erhéijung vun der Dehnung. D'Benotzung vun 0.2% Katalysator no Gewiicht fir d'Veraarbechtungstemperaturen ze reduzéieren ass eng nei Method fir d'Veraarbechtungsfenster fir verschidde Polymeren ze erweideren, wéi zum Beispill PC, deen typescherweis héich Veraarbechtungstemperaturen erfuerdert (iwwer 300°C), a PVC, deen typescherweis hëtzeempfindlech ass.“

De Monte zitéiert, datt bei dëser Zousazquote den Additiv d'Extrusiounsleistung vun engem transparenten uPVC Computerchip-Gehäuseprofil bei enger reduzéierter Veraarbechtungstemperatur vu 47°C verduebelt huet. Et verbessert och de Schmelzfluss bei enger reduzéierter Veraarbechtungstemperatur vun 100°C fir d'Sprëtzguss vun engem 40% glasfaserverstäerkte PC-Modifikator, deen d'Clienten zënter ville Jore benotze fir Millesteenfundamenter ze produzéieren, andeems de Modifikator op Stolblecher gegoss gëtt.

Modifikatoren a Kompatibilisatoren wäerten eng Schlësselroll beim Wiessel vun enger linearer zu enger kreesfërmeger Wirtschaft spillen, seet Dow, déi zousätzlech Produkter entwéckelt fir d'Recycling vun inkompatiblen Materialkombinatiounen z'ënnerstëtzen. Säi Polymermodifikator Retain 3000, dee fir d'Recycling vu postindustrielle Folien mat EVOH entwéckelt gouf, soll d'Gelbildung miniméieren, während de Fusabond-Qualitéit als Schlagmodifikator a Kompatibilisator a Post-Konsumente-Polyolefin-Recyklaten benotzt gëtt.