Overzicht van hoe Centexbel te werk gaat in het Elast2Sustain project

Mechanische recyclage bij Centexbel

Om de kwaliteit van TPE-materiaal op te waarden werd dit materiaal vermengd met recyclaat thermoplast materiaal in verschillende hoeveelheden gaande van 10 tot 50 gewichtspercentage (wt%). Voor een eerste reeks testen werd Styreen-ethyleen-butyleen-styreen (SEBS) gemengd met recyclaat polypropyleen (rPP). Toevoeging van 10, 30 en 50 wt% rPP resulteerde in een minimale stijging van de smelttemperatuur van het nieuwe mengmateriaal ten opzichte van het zuiver SEBS-materiaal waarbij de smelttemperatuur steeg van 153 °C (0 wt% SEBS) naar 156 °C (50 wt% SEBS). Door de grote toevoeging van rPP aan het SEBS-materiaal steeg de smeltenthalpie echter met 300% van 17 J/g naar 50 à 54 J/g afhankelijk van de soort rPP-grade die gebruikt werd. Met andere woorden, ondanks een minimale stijging in smelttemperatuur, vereist dit nieuwe mengmateriaal veel meer energie om opgesmolten te worden in vergelijking met het zuiver SEBS-materiaal. Andere thermische eigenschappen zoals de glastransitietemperatuur en degradatietemperatuur bleven nagenoeg ongewijzigd door toevoeging van de rPP. Naast de thermische eigenschappen werden ook reologische en mechanische eigenschappen van de nieuwe materialen onderzocht. Tijdens capillaire reologie werd geconstateerd dat de MFR-waarde voor het materiaal met 50 wt% rPP bijna 16 keer hoger ligt dan voor het zuiver SEBS TPE-materiaal bij metingen op 230 °C (0,65 g/10 min voor zuiver SEBS en 10,31 g/10 min voor mengmateriaal met 50 wt% rPP). Verder zorgt de toevoeging van rPP voor een toename in hardheid (type shore A) van de nieuwe mengmaterialen. Ook de mechanische eigenschappen worden sterk beïnvloedt door toevoeging van rPP. Eigenschappen zoals de Young modulus, maximale trekspanning en druksterkte stijgen significant door toevoeging van rPP. Uit deze eerste testen kan worden aangetoond dat de mechanische eigenschappen van SEBS-gebaseerde TPE-materialen kunnen worden opgewaardeerd door toevoeging van recyclaat PP zonder dat de thermische eigenschappen significant beïnvloed worden.

Tabel 1 met data van Centexbel over mechanische recyclage

Naast de opwaarderingstesten van TPE-materiaal werd ook gekeken of rPP kan opgewaardeerd worden door toevoeging van (r)SEBS-materiaal. Hiervoor werden verschillende grade rPP-materiaal gemengd met verschillende grades (r)SEBS-materiaal in verschillende verhoudingen. Voor de eerste testen werden de verschillende grades rPP en (r)SEBS onderling nog niet vermengd om de complexiteit van de nieuwe materialen niet onnodig te verhogen. Concreet werden nieuwe rPP-materialen vervaardigd met 5 à 10 wt% (r)SEBS. Ongeacht welke grade rPP en welke grade (r)SEBS gebruikt werden enkele trends vastgesteld bij karakterisatie van de nieuwe materialen. De toevoeging van (r)SEBS heeft nagenoeg geen invloed op de smelttemperatuur (160 °C) van de nieuwe materialen. Ook de smeltenthalpie (55 – 78 J/g) blijft quasi ongewijzigd door toevoeging van (r)SEBS.  De degradatietemperatuur van de nieuwgevormde mengmaterialen komt iets lager uit dan voor het zuivere rPP-materiaal, maar dat komt omdat de degradatietemperatuur van de zuivere (r)SEBS-materialen lager is dan die van rPP. Daarnaast zorgt de toevoeging van (r)SEBS ook voor een verlaging van de glastransitietemperatuur met enkele graden. Ook voor deze nieuwe materialen werden reologische experimenten uitgevoerd. Hieruit konden we vaststellen dat de MFR-waardes (meting bij 230 °C) van de mengmaterialen maximaal 5% hoger uitkomen dan voor het zuiver rPP-materiaal. Dit ondanks het feit dat de MFR-waardes van de zuiver (r)SEBS-materialen aanmerkelijk lager is dan van de gebruikte rPP-materialen. Verder werden er ook verschillende mechanische eigenschappen van de nieuwe materialen bepaald. Allereerst werden trektesten uitgevoerd op de nieuwe mengmaterialen en werden de eigenschappen vergeleken met die van de zuivere rPP-materialen. Analyse van de data toonde aan dat de treksterkte, buigsterkte en Young moduli van de nieuwe materialen lager uitvallen dan voor de zuivere rPP-materialen. De toevoeging van het (r)SEBS zorgt wel dat de impactsterkte van deze nieuwe materialen 14 tot 28% stijgt ten op zichtte van de zuivere PP-materialen.

Tabel 2 met data van Centexbel over mechanische recyclage

In een volgende fase zal ook gekeken worden of gerecycleerd TPE-materiaal kan worden opgewaardeerd met een dergelijke strategie. Daarnaast gaat ook de recyclage van deze nieuwe mengmaterialen onderzocht worden.