Im Projekt »MultiCycCon - Spannungsrissbeständigkeit mehrfach rezyklierter PE-HD-Werkstoffe für sicherheitsrelevante Behälteranwendungen« untersuchen die Projektpartner Fraunhofer LBF und BAM, wie mehrfaches PE-HD-Recycling die Spannungsrissbeständigkeit und Sicherheit von Transport- und Gefahrgutbehältern beeinflusst.
PE-HD ist ein zentraler Werkstoff für industrielle Verpackungen, Kanister, Fässer und Intermediate Bulk Container. Gerade bei Gefahrgutbehältern muss das Material über lange Zeit stabil bleiben und flüssigen Füllgütern standhalten. Kritisch sind langsames Risswachstum und umgebungsbedingter Spannungsriss. Wiederholte Verarbeitung, Wärme, UV-Strahlung und Verunreinigungen können die Polymerstruktur verändern – bislang fehlen jedoch belastbare Daten dazu, wie stark dies die Spannungsrissbeständigkeit mehrfach rezyklierter PE-HD-Werkstoffe beeinflusst.
Für kleine und mittlere Unternehmen ist diese Wissenslücke besonders relevant: Eine unzureichende Materialqualität wird heute häufig erst in aufwendigen Bauartprüfungen sichtbar. Das verursacht hohe Kosten, erschwert die Planung und bremst den Einsatz von Rezyklaten, wie er verstärkt z. B. von der aktuell in Kraft getretenen EU-Verpackungsverordnung (PPWR - Packaging and Packaging Waste Regulation) zukünftig gefordert wird.
»MultiCycCon« setzt deshalb früher im Werkstoff- und Entwicklungsprozess an und schafft belastbare Entscheidungsgrundlagen für Materialhersteller, Recycler, Kunststoffverarbeiter sowie Hersteller von Transport- und Gefahrgutbehältern.
Drei ausgewählte PE-HD-Materialien durchlaufen im Labor unterschiedliche Belastungspfade: bis zu zehn Extrusionsschritte, wiederholte thermo-oxidative Ofenalterung sowie mehrere UV-Bewitterungs- und Verarbeitungszyklen. Nach definierten Stufen werden Proben entnommen und umfassend charakterisiert. Praxisrezyklate mit bekannter Vorgeschichte ergänzen das Versuchsprogramm. So verbindet MultiCycCon kontrollierte Laboruntersuchungen mit Erfahrungen aus der realen Nutzung und schafft eine belastbare Grundlage, um Alterung, Recycling und Werkstoffverhalten gemeinsam zu bewerten.
Zum Einsatz kommen unter anderem Full Notch Creep Tests zur Bestimmung der Spannungsrissbeständigkeit, Zugprüfungen, dynamisch-mechanische Analysen, Gelpermeationschromatographie, FTIR-Spektroskopie, Schmelzerheologie und Differential Scanning Calorimetry. Bruchflächenanalysen mit Laser-Scanning- oder Rasterelektronenmikroskopie machen sichtbar, wie Risse entstehen und wachsen. Die Ergebnisse werden zusammengeführt, um robuste Zusammenhänge zwischen Materialstruktur, Alterungszustand und Versagensverhalten zu identifizieren.
MultiCycCon verbindet Kreislauffähigkeit mit technischer Zuverlässigkeit: Unternehmen erhalten eine wissenschaftlich fundierte Grundlage, um Rezyklatanteile, Materialrezepturen und notwendige Investitionen sicherer zu bewerten. Zugleich unterstützt das Projekt dabei, kritische Veränderungen der Spannungsrissbeständigkeit einzuordnen, hochwertige PE-HD-Materialkreisläufe länger zu schließen und Erkenntnisse in Prüfprozesse, Richtlinien und Normung zu übertragen.
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM verbinden ihre Kompetenzen in Kunststofftechnik, Alterung, Werkstoffanalytik, Prüfmethoden und Normung. Gemeinsam führen sie Erkenntnisse vom Materialverhalten bis zur sicheren industriellen Anwendung zusammen.
Ein projektbegleitender Ausschuss aus Unternehmen und Verbänden unterstützt Materialauswahl, Praxisabgleich und Transfer. Fachpublikationen, Tagungen, Industriegespräche und Normungsgremien tragen die Ergebnisse in Wirtschaft und Gesellschaft. MultiCycCon wird als Vorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) unter dem Förderkennzeichen 01IF25124N gefördert. Das Vorhaben wird von der Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V. betreut. Laufzeit: 30 Monate.
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF