Im Rahmen dieser Arbeit werden durch die Auswahl geeigneter Mischungskomponenten aus recyceltem HDPE/PP und Konzentrationsverhältnissen unter Einsatz eines speziellen Haftvermittlers HDPE/PP-Mischungen hergestellt und die Zug- und Schlagzugeigenschaften dieser Mischungen untersucht. Die Ergebnisse bestätigen, dass durch Zugabe eines geeigneten Haftvermittlers von 5 % zum recycelten HDPE / PP-Gemisch, die Zug- und Schlagfestigkeit signifikant erhöht wurde.
Blends aus Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) sind immer Gegenstand intensiver Forschung, um die Wiederverwertung von Polymerabfällen zu fördern und gleichzeitig neue Materialien für spezifische Anwendungen auf nachhaltige Weise herzustellen. Die Polymermischung aus PE/PP ist nicht kompatibel und somit nicht mischbar. Sie sind mehrphasig zeigen normalerweise im Vergleich zu den Homopolymeren eine geringere Leistung. Für die Herstellung eines leistungsfähigen, kostengünstigen und wirksamen Produkts wurden viele Studien durchgeführt, um die Kompatibilisierung von PE/PP- Mischungen ausfindig zu machen.
Inhaltsverzeichnis
1.Einleitung
2. State of the Art
2.1 Polymere
2.1.1. Polyethylen hoher Dichte (PE-HD)
2.1.2. Polypropylen (PP)
2.2. Kunststoff Recycling
2.2.1. Sammeln
2.2.2. Vorsortierung
2.2.3. Zerkleinern
2.2.4. Reinigen
2.2.5. Sortieren
2.2.6. Werkstoffliches Recycling
2.2.7. Rohstoffliche Recycling
2.2.8. Energetische Verwertung
2.3. PP und PE Recycling
2.3.1. Blend
2.3.2. Haftvermittler
3. Versuchsvorbereitung
3.1. Verwendetes Material
3.2. Probenherstellung
3.2.1. Mahlen
3.2.2. Extrudieren
3.2.3. Spritzgießen
3.3. Messmethoden
3.3.1. Zugversuch
3.3.2. Schlagzugversuche
3.3.3 Schmelzindex MFR
3.3.4 Rasterelektronenmikroskop (REM)
3.4. Übersicht der Proben
4. Ergebnisse
4.1. Zugversuch
4.1.1. Versuche 1: 90rHDPE_EB/10rPP mit und ohne Haftvermittler
4.1.2. Versuche 2: 50rHDPE_EB/50rPP mit und ohne Haftvermittler
4.1.3: Versuche 3: 90rPP/10rHDPE_EB mit und ohne Haftvermittler
4.2. Schlagzugversuche
4.2.1. Versuche 1: 90rHDPE_EB/10rPP mit und ohne Haftvermittler
4.2.2. Versuche 2: 50rHDPE_EB/50rPP mit und ohne Haftvermittler
4.2.3. Versuche 3: 90rPP/10rHDPE_EB mit und ohne Haftvermittler
4.3. Schmelzindex MFR
4.3.1. Versuche 1: 90rHDPE_EB/10rPP mit und ohne Haftvermittler
4.3.2. Versuche 2: 50rHDPE_EB/50rPP mit und ohne Haftvermittler
4.3.3. Versuche 3: 90rPP/10rHDPE_EB mit und ohne Haftvermittler
4.3.4. Schmelzindex von rHDPE-Werkstoffe
4.4. Bilder des Rasterelektronenmikroskopes
5. Diskussion der Ergebnisse
5.1. Versuche 1: 90rHDPE_EB/10rPP mit und ohne Haftvermittler
5.2. Versuche 2: 50rHDPE_EB/50rPP mit und ohne Haftvermittler
5.3. Versuche 3: 90rPP/10rHDPE_EB mit und ohne Haftvermittler
6.Schlussfolgerung
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Polymerblends aus recyceltem Polyethylen hoher Dichte (rHDPE) und recyceltem Polypropylen (rPP) durch den gezielten Einsatz von Haftvermittlern, um eine hochwertige stoffliche Wiederverwertung von Waschmittelflaschen-Abfällen zu ermöglichen.
- Charakterisierung der Materialeigenschaften von rHDPE und rPP aus Waschmittelflaschen und Deckeln.
- Einfluss verschiedener Haftvermittler auf die Phasenbindung in inkompatiblen PE/PP-Mischungen.
- Analyse mechanischer Kennwerte durch Zugversuche und Schlagzugversuche bei variierenden Konzentrationsverhältnissen.
- Untersuchung der rheologischen Eigenschaften mittels Schmelzindex-Bestimmung.
- Mikroskopische Begutachtung der Morphologie der Proben zur Verifizierung der Haftvermittlerwirkung.
Auszug aus dem Buch
3.3.1. Zugversuch
Der Zugversuch ist ein wichtiges Prüfverfahren zur Ermittlung des Werkstoffverhaltens. Dazu wird eine Probe einachsig bei konstanter Geschwindigkeit gedehnt, bis es zum Bruch kommt. Während dieses Vorgangs werden die vom Probekörper aufgebrachte Kraft und die Längenänderung gemessen. Die Nennspannung ergibt sich aus der Kraft und der Anfangsquerschnitte. [27]
Die Zugversuche wurden nach DIN EN ISO 291 bei Normklima, 23 °C und 50 % Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Für die Zugprüfungen wurden Probekörper der Type 5A an die Norm EN ISO 572-2 verwendet. [28, 29]
Verwendetes Gerät: ZWICK-Z050
Prüflänge: 25mm
Einspannlänge: 45mm
Bei Zugversuchen werden Spannungs-Dehnungs-Diagramme erhalten, aus denen Messwerte für das Elastizitäts-Modul (E), die Zugfestigkeit (σm), die Dehnung bei Zugfestigkeit (εM) sowie die Bruchdehnung (εB) mit Hilfe des Softwareprogramms bestimmt werden können.
Zusammenfassung der Kapitel
1.Einleitung: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Bedeutung von Kunststoffen, deren Verwendung in verschiedenen Wirtschaftssektoren und die Notwendigkeit des Recyclings, insbesondere von Polyolefinen.
2. State of the Art: Hier werden die theoretischen Grundlagen zu Polymeren, den verschiedenen Kunststoff-Recyclingverfahren sowie die Problematik und Lösungsansätze für PE/PP-Blends und den Einsatz von Haftvermittlern dargelegt.
3. Versuchsvorbereitung: Dieses Kapitel beschreibt die Auswahl und Herkunft der Materialien, die Probenherstellung durch Mahlen, Extrudieren und Spritzgießen sowie die angewandten Messmethoden zur Charakterisierung der Werkstoffe.
4. Ergebnisse: Hier werden die Ergebnisse der durchgeführten Zug-, Schlagzug- und Schmelzindex-Versuche sowie die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der verschiedenen Mischungen detailliert präsentiert.
5. Diskussion der Ergebnisse: Dieses Kapitel interpretiert die erzielten mechanischen Messwerte im Kontext der unterschiedlichen Materialzusammensetzungen und bewertet die Effektivität der eingesetzten Haftvermittler.
6.Schlussfolgerung: Die Arbeit schließt mit einer zusammenfassenden Bewertung der Ergebnisse, in der die Bedeutung der richtigen Wahl des Haftvermittlers zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der untersuchten Polymerblends hervorgehoben wird.
Schlüsselwörter
Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Kunststoff-Recycling, Polymerblends, Haftvermittler, Zugversuch, Schlagzugversuch, Schmelzindex, Werkstoffprüfung, Phasenbindung, Materialwissenschaft, Mechanische Eigenschaften, Waschmittelflaschen, Kunststoffabfall, Kompatibilisierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der stofflichen Wiederverwertung von Kunststoffabfällen, speziell mit der Herstellung und Optimierung von Blends aus recyceltem Polyethylen und Polypropylen, die typischerweise aus Waschmittelflaschen und deren Deckeln stammen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Polymer-Grundlagenforschung, den Prozessen des Kunststoffrecyclings, der Entwicklung von Polymerblends zur Materialaufwertung und der experimentellen Bestimmung mechanischer Werkstoffeigenschaften.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, durch die Auswahl geeigneter Mischungskomponenten und den Einsatz spezieller Haftvermittler hochzähe PE/PP-Mischungen zu erzeugen, die trotz der inhärenten Inkompatibilität der beiden Polymere verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Zur Untersuchung der Materialeigenschaften werden standardisierte Zugversuche, Schlagzugversuche und Schmelzindex-Messungen durchgeführt. Zudem wird mittels Rasterelektronenmikroskopie die Morphologie der Mischungen qualitativ beurteilt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Versuchsplanung und -durchführung, die Vorstellung der Ergebnisse der verschiedenen Mischungsvarianten (verschiedene Konzentrationsverhältnisse mit diversen Haftvermittlern) sowie deren anschließende wissenschaftliche Diskussion.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Polyolefin-Recycling, Phasenkompatibilisierung, mechanische Werkstoffprüfung und Haftvermittlung charakterisiert.
Welchen Einfluss hat das Mischungsverhältnis auf die Ergebnisse?
Die Ergebnisse zeigen, dass das Mischungsverhältnis und die Wahl der Matrix-Komponente (rHDPE oder rPP) entscheidend für das mechanische Verhalten des Blends sind. Die Wirkung des Haftvermittlers variiert dabei stark in Abhängigkeit von der dominanten Phase.
Können diese Kunststoffabfälle nach dem Recycling als neuwertig angesehen werden?
Die Arbeit demonstriert, dass durch den Einsatz von Haftvermittlern zwar eine signifikante Verbesserung der Zähigkeit und Dehnung erreicht werden kann, die Materialeigenschaften jedoch spezifisch modifiziert werden, um eine sinnvolle Wiederverwendung für hochwertige Anwendungen zu ermöglichen.
- Citar trabajo
- Özgür Eyüp Dogan (Autor), 2019, Rezyklate aus Kunststoffabfällen. Eine Untersuchung der Wiederverwertung von Polyethylen und Polypropylen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/489855
