ENGEL Global

Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren

Beispiel aus der Logistikbranche: Sandwich-Spritzgießverfahren skinmelt bei komplexer Bauteilgeometrie

Die Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren wird in Zukunft zunehmen. ENGEL setzt auf Forschung und Entwicklung für neue Technologien mit positiven Testergebnissen.

Bild zeigt die Entnahme einer im skinmelt Verfahren spritzgegossenen Transportbox für die Logistikbranche, bestehend aus Rezyklat und Neuware

Der Einsatz von recycelten Kunststoffen wird sich nicht zuletzt durch regulative Vorgaben erhöhen. Einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft leisten Sandwichbauteile, die im Kern aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen bestehen. Hohe Rezyklatanteile selbst bei komplexen Bauteilgeometrien ermöglicht ENGEL mit der skinmelt Technologie zur Verarbeitung von Kunstoffrezyklaten im Dosier-Verfahren. Gleichzeitig ist das Verfahren auch hocheffizient und wirtschaftlich. ENGEL kooperiert für die Forschung und Entwicklung der neuen Technologie mit dem Institut für Polymeric Materials and Testing an der Johannes-Kepler-Universität. Das Verarbeiten von Kunststoffrezyklaten wird in Zukunft zunehmen.

Für eine Versuchsreihe wurde ein Beispiel aus der Logistikbranche gewählt: Transportboxen stellen wegen ihrer geometrischen Form eine besondere Herausforderung für das Sandwichspritzgießen dar. ENGEL erreicht durch das neue skinmelt Verfahren trotzdem einen Anteil an Rezyklat von mehr als 50 Prozent. Sowohl bei der Neuware als auch dem Rezyklat handelt es sich um Polypropylen. Aufgrund der Sortenreinheit kann auch ein Sandwichprodukt, wie eine Transportbox, am Ende ihrer Nutzungsdauer wieder recycelt werden.

Übersichtlicher und platzsparender Prozess

Die Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren skinmelt bringt – im Gegensatz zur herkömmlichen Coinjektionen - bereits vor dem Einspritzen die beiden Schmelzen zusammen. Die Neuware (das Hautmaterial) erreicht als erstes die Kavität. Das rezyklierte PP strömt nach und verdrängt diese. Der Kern wird mit Rezyklat gefüllt, während die Neuware an die Wand gepresst wird. Wie hoch der Anteil an Rezyklat sein wird, hängt ab von der Geometrie des Formteils und dem Füllbild der Kavität. Die Anspritzposition spielt dabei eine große Rolle, ebenso das Viskositätsverhältnis von Haut- und Kernmaterial.

Auf der Suche nach alternativen 2K Spritzgießtechnologien überzeugte uns das neue ENGEL skinmelt Verfahren. Wir sehen hier zum einen den schnelleren Anfahrprozess sowie das unkomplizierte Verschieben des Haut/Kern Verhältnisses als klaren Gewinn an. Die absolut gleichbleibende Wiederholgenauigkeit auch bei schwankenden Regenerateigenschaften ist beeindruckend. Wir haben nach unserer Überzeugung somit den richtigen Weg eingeschlagen um den Thematiken Nachhaltigkeit und Recycling weiter gerecht zu werden.

Bild zeigt Produktionsleitung Kunststoff von OWI GmbH
Manuel Mittmann, Produktionsleitung Kunststoff OWI GmbH

Kompakte Lösung für die Produktion mit Rezyklat

Dank der hohen Reproduzierbarkeit des Verfahrens stellt ENGEL skinmelt auch bei hohen Rezyklatanteilen die Maßhaltigkeit und Stabilität des Produkts sicher. Für die Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren hat ENGEL eine kompakte Fertigungslösung entwickelt, die auf einer duo Zweiplatten-Spritzgießmaschine basiert. Bei der duo 3660H/1560W/450 combi, auf der skinmelt zur Markteinführung präsentiert wurde, ist die zweite Plastifiziereinheit, die für das Hautmaterial verantwortlich zeichnet, so positioniert, dass sie spitz abgewinkelt ist. Sie befindet sich über der horizontalen Spritzeinheit. Dort wird das Rezyklat geschmolzen. Diese Bauweise von ENGEL garantiert einen geringen Platzbedarf.

Darüber hinaus verfügt die Spritzgießmaschine über eine übersichtliche Visualisierung und Animation des gesamten Prozesses in der CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine. Der Anteil an Rezyklat lässt sich durch das einfache Einstellen des Mischverhältnisses besonders gut optimieren.

Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren: Sandwich-Bauteile mit bis zu 50 % rezykliertem Kern

Versuchsergebnis mit Transportboxen aus der Logistikbranche

  • Ein Versuchsergebnis über die Verarbeitung von Kunststoffrezyklaten im Dosier-Verfahren zeigt die ermittelten Kraft-Weg-Kurven, die erreichten Maximalkräfte und die resultierenden Stauchungen bis zum Erreichen der jeweiligen Maximalkraft. Dargestellt in der Grafik ist jeweils der Mittelwert aus drei Versuchen.
  • Interessanterweise erreichen jene Boxen, die ausschließlich aus Rezyklat bestehen, die mit Abstand höchsten Maximalkraft- und Stauchungswerte. Allerdings zeigt sich sowohl beim Verlauf der Kraft-Weg-Kurven als auch beim Ausmaß der Standardabweichung der Stauchungswerte, dass beim Einsatz von aufbereiteten Kunststoffabfällen mit erheblichen Streuungen der Eigenschaften gerechnet werden muss.
  • Die Versuche mit Boxen, die vollständig aus Neuware bestehen, zeigen im Vergleich dazu annähernd deckungsgleiche Kurvenverläufe für die drei Versuchsdurchführungen, und die resultierenden Standardabweichungen sind klein.
  • Die skinmelt Boxen zeigen analog zu den Boxen, die nur aus Rezyklat bestehen, eine leichte Tendenz zu einer höheren Streuung, allerdings gibt es keine Einbußen hinsichtlich der ertragbaren Maximalkraft.
  • Dass sich die offenbar höhere Tragkraft des Rezyklats nicht deutlicher in der Stabilität der skinmelt Boxen widerspiegelt, liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit am geringen Rezyklatanteil in den stabilitätsgebenden Verstärkungsrippen. Diese stellen das Fließwegende dar und sind daher überwiegend mit Hautmaterial gefüllt, was erklärt, weshalb die Stabilität der skinmelt Boxen vergleichbar mit der Stabilität der komplett aus Neuware produzierten Transportboxen ist.
  • Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass sich für die Herstellung der untersuchten Stapelboxen – zumindest im Hinblick auf die Stapeleigenschaften – auch ein weniger leistungsfähiges und entsprechend günstigeres Rezyklat als Kernkomponente einsetzen ließe.

Die durchgeführten Versuche bestätigen die Gebrauchstauglichkeit, der im skinmelt Zweikomponentenprozess produzierten Transportboxen. Um die Produktsicherheit abschließend bewerten zu können, wurden weitere Untersuchungen, insbesondere auf die Impakt- und Dauergebrauchseigenschaften durchgeführt.

ENGEL stellt sich den globalen Herausforderungen für geschlossene Kreisläufe

Für die Präsentation des neuen Verfahrens arbeitete ENGEL mit Partnern zusammen. Der Formenbauspezialist für Lager- und Logistikcontainer HAIDLMAIR stellte das Werkzeug zur Verfügung. Der Grüne Punkt - Duales System Deutschland arbeitete mit ENGEL in puncto Rezyklat zusammen. Aus Haushaltsabfällen, die in den Gelben Tonnen oder Säcken gesammelt werden, stammt das PP-Regranulat der Marke Systalen. Dieses wurde sortiert und anschließend sortenrein aufgearbeitet. Um Kunststoffe in geschlossenen Kreisläufen zu halten, ist es wichtig Rezyklat deutlich breiter einzusetzen. Mit dem skinmelt Verfahren ist es möglich.

Sie möchten mehr über das skinmelt Verfahren wissen?
Wir beraten Sie gerne.

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