Harz erneut mahlen

Warum nimmt die Oberflächenfestigkeit eines Kunststoffprodukts ab, wenn Mahlharz verwendet wird?

Verringert das erneute Mahlen von Harz die ursprüngliche Strukturfestigkeit des Kunststoffs? Dieser Artikel bietet eine kurze Einführung in das Nachmahlen von Harz

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Warum nimmt die Oberflächenfestigkeit eines Kunststoffprodukts ab, wenn Mahlharz verwendet wird?

Ingenieure stehen vor einer Herausforderung, wenn sie recyceltes Harz in Kunststoffteile einarbeiten. Je mehr Sekundärmaterial hinzugefügt wird, desto stärker zersetzt sich der Kunststoff und verringert seine ursprüngliche Strukturfestigkeit.

Außerdem besteht die Gefahr von Kunststoffrissen, insbesondere in beanspruchten Bereichen wie den Haken- und Schraubenlochpositionen. Dennoch wirft die Einbindung recycelter Materialien in Kunststoffe Umweltbedenken auf.

Warum enthält Kunststoff recycelte Sekundärmaterialien, die seine Festigkeit verringern können? Dieses Problem wird auf zwei Ebenen untersucht

1. Herkunft des recycelten Sekundärmaterials

Glauben Sie, dass ein Kunststoffspritzgussunternehmen zunächst Sekundärmaterialien integrieren sollte? Ist es sinnvoll, Rohstoffe zum Schutz der Umwelt einzusetzen? Nein, der Hauptgrund ist die Kostenersparnis, da Sekundärmaterialien wirtschaftlicher sind.

Erwarten Sie, dass die Kunststofffabrik die gleichen Kunststoffmaterialien wie die ursprünglichen Kunststoffpellets verwendet?

Stellen Sie sich dieses Szenario vor: Sie geben PC-Materialien von Sabic (ehemals GE) für die Kunststoffpellets vor, aber erhalten die Hersteller tatsächlich die recycelten PC-Materialien von Sabic? Oder könnten sie recyceltes PC-Material sammeln? Schlimmer noch: Könnten sie sich möglicherweise für ABS entscheiden?

Die Beimischung von PC-Materialien bedeutet, dass Hersteller keine recycelten Materialien verwenden können, da dies aufgrund des vermehrten Vorhandenseins minderwertiger Kunststoffpartikel zu einer Qualitätsminderung führen würde.

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor bei recycelten Materialien ist die Lagerung. Typischerweise werden diese recycelten Materialien nicht ordnungsgemäß gelagert und sind häufig außerhalb des Standorts den Elementen, einschließlich Wind, Sonne und Regen, ausgesetzt.

Sie haben es vielleicht schon gesehen: Ein gewöhnlicher Plastikstuhl, der über einen längeren Zeitraum in der Sonne steht, beginnt auszubleichen und wird schließlich spröde. Dieses Szenario vermittelt Ihnen eine Vorstellung davon, wie sich die physikalischen Eigenschaften von recycelten Materialien verschlechtern können, was zu unkontrollierbaren Qualitätsschwankungen führt.

2. Die Variation der MFI-Werte vor und nach dem Kunststoffeinspritzen

Nehmen wir zweitens an, dass Ihr Kunststoffspritzprozess sorgfältig durchgeführt wird und eine vollständige Haftung am Material der ursprünglichen Kunststoffpellets gewährleistet ist. Alternativ können Sie auch andere recycelbare Materialien mit ähnlichen Eigenschaften von der gleichen Marke kaufen.

Erfahrungsgemäß steigt der Schmelzflussindex (MFI) herkömmlicher Kunststoffe vor und nach dem Kunststoffspritzvorgang typischerweise um etwa 20 bis 30 % an. Wenn Sie mit MFI nicht vertraut sind: Es bezieht sich auf die Fließfähigkeit des Materials. Dies weist darauf hin, dass die strukturelle Festigkeit nach dem Ausstoßen des Kunststoffs abnehmen kann.

Bei Thermoplasten sind die Molekülketten Teil der Polymerkristalle, die ineinandergreifen und so zu einer hohen strukturellen Festigkeit beitragen.

Wenn der Kunststoff durch die Leitspindel der Spritzgussmaschine komprimiert und geschert wird, werden die langen Molekülketten aufgebrochen, was zu kürzeren Ketten und einer Verringerung des Molekulargewichts führt. Dieser Vorgang wird in der Technik als Kettenspaltung bezeichnet.

Die Stärke der Verflechtung zwischen den Molekülen nimmt ab, was zu einer Abnahme der Gesamtfestigkeit führt. Da der Preis und die Verfügbarkeit von thermoplastischem Harz weiterhin schwanken, ist es ratsam, die Nutzung des verfügbaren Harzes zu maximieren. Ein üblicher Weg, dies zu erreichen, ist das Mahlen.

Wenn ein Projekt abgeschlossen ist, können überschüssiges Material und Ausschussteile zurückgewonnen und als Mahlgut wiederverwendet werden. Dieses Mahlgut kann entweder mit neuem Harz vermischt oder allein verwendet werden.

Was sind die wichtigsten Überlegungen beim Nachschleifen von Kunststoffen?

Wenn ein thermoplastisches Material sowohl thermischer als auch mechanischer Belastung ausgesetzt wird, durchläuft es einen Prozess, der als „Hitzegeschichte“ bezeichnet wird und zu einer Schwächung und erhöhten Sprödigkeit führt.

Sowohl die Hitzeentwicklung bei der Verarbeitung als auch der Mahlvorgang selbst können die physikalischen, chemischen und Fließeigenschaften des thermoplastischen Harzes und aller aus dem Mahlgut hergestellten Produkte beeinträchtigen.

Die größte Sorge beim Polymerabbau wird oft auf die Temperatur oder den Hitzeverlauf zurückgeführt. Bei richtiger Handhabung während der Verarbeitung können viele Harze jedoch ihre physikalischen Eigenschaften für eine begrenzte Anzahl von Nachmahlvorgängen beibehalten.

Was ist das optimale Verhältnis von Mahlgut zu Neuware?

In der Formindustrie ist es üblich, 20 bis 25 Prozent oder weniger Mahlgut mit Frischharz zu vermischen. Es ist jedoch nicht ungewöhnlich, dass in der Produktion eine Bandbreite von 100 Prozent Neuware bis 100 Prozent Mahlgut verwendet wird.

Abweichungen können aufgrund von auftreten

• Unzureichende Ausbildung der Harzverarbeiter.
• Falsche Kalibrierung der Frisch- oder Mahlgutzufuhr und unausgewogene Materialmischung.
• Unzureichende Einhaltung der Fertigungsdisziplin oder etablierter Verfahren.
• Die Einrichtung und Befolgung ordnungsgemäßer Produktionsabläufe sowie die Aufrechterhaltung der Disziplin sind entscheidend, um möglicherweise katastrophale Ergebnisse zu verhindern.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die anfängliche Mischung zwar 20 % Mahlgut enthalten kann, alle nachfolgenden Durchgänge jedoch immer einen Teil der vorherigen Mahlgutmischung enthalten. Das Harz aus dem ersten Durchgang verbleibt im Harzvorrat.

Erkundigen Sie sich bei Ihrem Harzlieferanten, wie viele Formzyklen Ihr Harz aushalten kann, bevor sich die Eigenschaften um mehr als 10 Prozent zu verschlechtern beginnen. Finden Sie außerdem zuerst heraus, welche Eigenschaften tendenziell Anzeichen einer Verschlechterung aufweisen.

Welche möglichen Probleme sind zu beachten?

Stellen Sie sicher, dass Harze wie Nylon, Polycarbonat, Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyethylenterephthalat (PET) vor der ersten Verarbeitung ordnungsgemäß getrocknet sind.

Wenn nicht, können sie im Zylinder der Formmaschine hydrolysiert werden. Diese chemische Reaktion verkürzt die Polymerkettenlänge erheblich und führt zum Abbau. Das Mischen von zersetztem Mahlgut mit Neumaterial in einem Anteil von 25 Prozent könnte erhebliche Auswirkungen auf die Leistung und Funktion nachfolgender Teile haben.

Die Temperaturkontrolle ist entscheidend. Die Verarbeitung von Frischharz bei höheren Temperaturen als empfohlen ist ein sicherer Weg, den Polymerabbau zu beschleunigen.

Auch eine einheitliche Partikelgröße kann ein Problem sein. Ohne regelmäßige Wartung kann eine Mühle ein breites Spektrum an Pelletgrößen produzieren, von feinen, staubartigen Partikeln bis hin zu Stücken von ¼ Zoll oder mehr.

Während des Plastifizierens oder der Schneckenrotation schmilzt die Schnecke diese unterschiedlich großen Granulatkörner nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Dies kann möglicherweise Auswirkungen auf die Eigenschaften des fertigen Teils haben.

Durch Wiedergranulieren kann dieses Problem gelöst werden, indem das Mahlgut schmelzfiltriert wird, um alle nichtplastischen Verunreinigungen zu entfernen. Um die Prozessstabilität zu gewährleisten, ist es von entscheidender Bedeutung, die routinemäßige Wartung der Mühle durchzuführen. Dazu gehören das Schärfen der Messer, das Reinigen der Maschine und die Überprüfung des Siebs auf ordnungsgemäße Funktion.

Was ist für Sie die größte Herausforderung beim Nachschleifprozess?

Unserer Erfahrung nach besteht das Hauptproblem in der Kontamination, zu der auch Fremdkunststoffe und andere Materialien gehören. Denken Sie darüber nach, wie oft die Produktion aufgrund einer verstopften heißen Spitze stoppt.

Ein kostensparender Ansatz besteht darin, in Heißkanalwerkzeugen ausschließlich Neuharz zu verwenden und das Nachschleifen den Kaltkanalwerkzeugen vorzubehalten. Auch wenn dies möglicherweise nicht für jeden machbar ist, erweist es sich doch als erfolgreiche Strategie.

Welche Lösungen gibt es für diese Probleme?

Erwägen Sie die Verwendung von 100 % Mahlgut, anstatt es mit Neuharz zu vermischen. Dadurch werden die oben genannten potenziellen Probleme beseitigt. Bei diesem Ansatz nutzen Sie das gesamte Neuharz und führen 100 Prozent Mahlgut in die Maschinen ein.

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