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Werkstoffliches Recycling von Elastomeren in Theorie und Praxis

 
: Hoyer, Stefan; Kroll, Lothar; Nendel, Wolfgang; Kempt, Wolfgang; Kausch, Martin; Mittmann, Anne; Böhme, Arnold

GAK. Gummi, Fasern, Kunststoffe 67 (2014), Nr.12, S.752-761
ISSN: 0176-1625
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWU ()
Recycling; Elastomer; Kautschukmischung; Altreifen; Schutzmatte; Recycling-Anlage; Versagensmechanismus; Aufbereitungsprozess; Verarbeitungsverhalten; Materialverhalten; Einflussgröße; Vulkanisat; Wertstoff; Separation; Matte; Ausfallmechanismus; Gemisch; Thermoplast

Abstract
Recycling von Elastomeren ist in der Praxis mit einer Reihe technologischer und ökonomischer Hürden verbunden. Das sortenreine Recycling ist hier eine unbedingte Voraussetzung für die Verwendung der Rezyklate in Primärprodukten. Bei den in großen Mengen anfallenden End-of-life-Produkten (z. B. Altreifen) ist eine sortenreine Aufbereitung jedoch nicht umsetzbar, was deren Verwertung auf Sekundäranwendungen beschränkt. Der Bedarf nach derartigen Produkten wie Sport- oder Fallschutzmatten zeigt jedoch erste Sättigungserscheinungen, weshalb neue Verwertungskonzepte gefunden werden müssen. Innerbetriebliche Produktionsreststoffe könnten dagegen sortenrein gesammelt und wieder in die Ausgangsmischung zurückgeführt werden. Diese fallen jedoch meist nicht in ausreichender Menge an, um wirtschaftlich mit den etablierten Recyclinganlagen verarbeitet werden zu können. Ferner ist zu den Wechselwirkungen, die durch die Zugabe von Rezyklaten in eine Kautschukmischung hervorgerufen werden, bisher wenig bekannt, vor allem fehlen wissenschaftliche Grundlagen zu den Versagensmechanismen von mit Rezyklaten gefüllten Elastomeren. Durch die Entwicklung einer neuen Warmmahlvorrichtung ("Reaktruder"), wurde ein effizientes Werkzeug zur Rückführung von Kleinchargen sortenreiner Produktionsreststoffe in die Ausgangsmischung geschaffen, mit welchem in der Praxis bereits Recyclingquoten von 20 % und mehr realisiert werden konnten. Am Beispiel einer hochgefüllten SBR-Mischung (40 % Rezyklat) werden die Beeinflussung des Verarbeitungs- und Materialverhaltens von Mischung und Vulkanisat durch die Rezyklatzugabe beschrieben und die wesentlichen Einflussgrößen des den Rezyklaten zugrunde liegenden Aufbereitungsprozesses - das Kryogen- bzw. das Warmmahlverfahren - herausgearbeitet. Abschließend werden Stand und Perspektiven in Bezug auf die Verwertung von Elastomerreststoffen in hochwertigen Sekundäranwendungen skizziert. Hier stehen vor allem die Thermoplast-Elastomer- Compounds als kostengünstige Substitute von klassischen TPE-Werkstoffen im Vordergrund.

 

Recycling of elastomers in practice is fraught with a series of technological and economic hurdles. Here, the varietal separation is an absolute prerequisite for the utilisation of recycled materials in primary products. In the field of end-of-life products (e. g. tyres), where large quantities are accumulating, single-variety processing is not feasible, limiting the utilisation to secondary applications. Demand for such products, such as sports or safety mats however, is showing first signs of saturation, so new utilisation concepts must be found. In-house production residues on the other hand could be collected separately and returned to the initial mixture, but usually do not accumulate to sufficient amounts to be processed with the established recycling facilities economically. Furthermore, little is known about the interactions arising from the addition of recyclates to a rubber mixture, especially a scientific basis concerning the failure mechanisms of elastomers filled with recycled material is lacking. By the development of a new ambient grinding device ("Reaktruder"), which was specially designed for the recycling of small batches of varietal production residues, an efficient tool for refeeding recyclates into the initial mixture was provided, wherewith recycling rates of 20 % and more have already been realised in practice. Based on the example of a highly filled SBR blend (40 % recyclates), the impacts regarding processing and material behaviour of mixture and vulcanisate caused by the addition of recycled materials are illustrated and the significant factors of the regeneration process underlying these recyclates - the cryogenic grinding versus the ambient grinding technology - are worked out. Finally, the status and perspectives of utilising elastomeric recycling materials in valuable secondary applications are delineated, whereby thermoplastic elastomeric compounds as an economic substitute for classic TPE materials are in the foreground.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-323548.html