HERGEBRUIK VAN ZELFVERSTERKEND POLYPROPYLEEN COMPOSIETMATERIAAL

De overheidsdoelstelling voor het bereiken van een volledig duurzame en circulaire economie in 2050 stelt de kunststofindustrie voor grote uitdagingen. Vezelversterkte composietmaterialen kunnen enerzijds – dankzij hun hoge sterkte en lage gewicht – een belangrijke bijdrage leveren aan het bereiken van deze doelstelling. Denk bijvoorbeeld aan de toepassing van deze materialen in producten als lichtgewicht auto’s en vliegtuigen. Anderzijds is, gezien het feit dat de componenten van deze materialen (vezels en hars) lastig van elkaar te scheiden zijn, hoogwaardig hergebruik aan het einde van de levensduur vaak onmogelijk.
Een nieuwe generatie thermoplastische composietmaterialen waarbij vezels en hars van hetzelfde type polymeer gemaakt zijn, kunnen dit probleem ondervangen. Deze zogenaamde ‘zelfversterkende polymeer composietmaterialen’ kunnen theoretisch gezien volledig worden gerecycled tot de basisgrondstoffen waaruit weer nieuwe materialen kunnen worden gemaakt. Hiermee wordt een volledig gesloten materiaalkringloop gerealiseerd. Echter is meer onderzoek nodig om de theorie ook in de praktijk toe te passen.
In het voorgestelde project wordt onderzoek gedaan naar mogelijkheden tot herverwerking van productieafval van zelfversterkend polypropyleen composietmateriaal. Dit waardevolle afvalmateriaal belandt nu helaas nog vaak in de verbrandingsoven. Het doel van het onderzoek is om dit materiaal weer op een hoogwaardige manier te hergebruiken. Het projectvoorstel sluit aan bij MMIP2 ‘Circulaire grondstoffen en processen’ en bij de transitieagenda’s Kunststoffen en Maakindustrie.
Het project wordt geleid door het lectoraat Nieuwe Materialen en hun Toepassing (NMT) van Avans Hogeschool. Voor de uitvoering van het project is een breed consortium opgericht waarin de hele keten vertegenwoordigd is van halffabricaten producent, product producent tot verwerkers van afvalmaterialen.

Eindrapportage

Tijdens dit project is onderzoek gedaan naar hoogwaardig hergebruik van productieafval van zelfversterkend
polypropyleen composietmateriaal - afgekort sr-PP. Het productieafval ontstaat bij het op maat maken van
weefsel gemaakt van sr-PP tapes en heeft de vorm van lange stroken, hierna ‘kantstroken’ genoemd.
Mogelijke routes voor herverwerking van sr-PP kantstroken zijn bij aanvang van het project in kaart gebracht
tijdens een brainstormsessie met alle projectpartners. Uit een lijst met mogelijke verwerkingsroutes zijn twee
routes geselecteerd waarbij de goede mechanische eigenschappen van de kantstroken zoveel mogelijk
behouden kunnen blijven. De eerste methode is het wikkelen van kantstroken om een mal om het
vervolgens te persen tot een harde plaat. Bij de tweede methode worden de kantstroken gesneden tot korte
tapes voor het samenpersen tot een harde plaat. Uit snijproeven blijkt dat kantstroken het beste met een
guillotine snijprincipe ingekort kunnen worden. Consortiumpartner BVDER heeft succesvol het harde
plaatmateriaal verwerkt tot een nieuwe grondstof voor kunststofverwerking.
Voor het onderzoek naar de materiaaleigenschappen zijn een aantal harde platen geproduceerd door
consortiumpartner Cato Composites. De mechanische eigenschappen zijn bepaald via trek- buig- en
impactproeven. Ook zijn er metingen uitgevoerd op de samples om de dichtheid van het materiaal vast te
stellen.
De materiaalproeven wijzen uit dat beide verwerkingsmethoden halffabricaten opleveren met een hogere
kwaliteit dan de gangbare verwerkingsmethode op basis van opsmelten en granuleren van kantstroken. Van
de twee onderzochte methoden, levert het wikkelen van kantstroken het meest hoogwaardige halffabricaat
op. In vergelijking met een spuitgegoten plaat uit granulaat is het materiaal uit kantstroken 4 keer zo sterk en
5 keer zo stijf. Door de gunstige mechanische eigenschappen in combinatie met de goede recyclebaarheid,
is het tijdens dit project ontwikkelde halffabricaat een duurzaam alternatief voor o.a. glasvezelversterkte
composieten. Het tijdens dit onderzoek gebruikte sr-PP materiaal is beschikbaar gesteld door
consortiumpartner.