Devulkanisierungsprozess für das Silikonrecycling

AUFGABENSTELLUNG

Flüssigsilikonkautschuke (LSR) sind etablierte Hochleistungswerkstoffe für die Beschichtung von Textilien und die Fertigung von Spritzgussteilen. Dies ist auf die Eigenschaften der nach der Vulkanisation (Vernetzung) erhaltenen Silikonelastomere zurückzuführen, die sich durch eine hohe Flexibilität, Beständigkeit und Langlebigkeit auszeichnen. Diese hohe Beständigkeit sowie die vorliegenden Vernetzungen stellen jedoch besondere Anforderungen an eine ressourcenschonende Kreislaufführung. Einen vielversprechenden Ansatz für das Recycling von Elastomeren stellt die Devulkanisation dar. Durch die Aufspaltung von Vernetzungen ermöglicht die Devulkanisation die Überführung eines vernetzten Elastomers in ein wiederverarbeitbares Kautschukmaterial. Während Devulkanisationsverfahren bereits für Materialien wie Reifengummi untersucht und teilweise etabliert sind, fehlen bislang entsprechende Untersuchungen zum Recycling von vernetztem LSR.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Im Forschungsvorhaben soll die Devulkanisation von Silikonelastomeren untersucht werden, die über die Vulkanisation von Flüssigsilikonkautschuk erhalten wurden. Die Untersuchungen umfassen Silikonelastomere mit unterschiedlichen Füllstoffgehalten und Vernetzungsdichten. Mithilfe von Ultraschall soll eine selektive Aufspaltung der Vernetzungen zwischen den Polymerketten erzielt werden, um das feste Silikonelastomer in einen verarbeitbares Kautschukmaterial zu überführen. Dafür sollen geeignete Prozessparameter erarbeitet werden. Für eine Revulkanisierbarkeit des erhaltenen Devulkanisats wird zudem eine chemische Modifizierung des Materials während des Devulkanisationsprozesses untersucht.

NUTZEN | AUSBLICK

In der Devulkanisation wird eine energieeffiziente Alternative zum chemischen Recycling von Silikonelastomeren gesehen. Ein großer Nutzen besteht insbesondere für die Verwertung von Industrieabfällen (Post-Industrial-Abfälle), zu denen überschüssiges Material, Randabschnitte oder fehlerhafte Produktionsware zählen. Da nach dem Vulkanisationsprozess keine erneute Formgebung möglich ist, fallen bereits in der letzten Stufe des Herstellungsprozesses von Silikonprodukten relevante Abfallmengen an. Dabei handelt es sich um ausvulkanisierte, sortenreine Produktionsabfälle, die anders als Thermoplaste bisher nicht in den Produktionsprozess zurückgeführt werden können. Zudem ermöglicht die Devulkanisation die Wiederverwendung von Silikonmassen, die bereits vor dem Formgebungsprozess anvernetzt oder ausvulkanisiert sind. Die Rückführung von Silikonabfällen in den Produktionskreislauf ist von großer Bedeutung, da Silikon ein kostenintensiver Werkstoff mit energieintensiver Herstellung ist. Durch das Recycling können Ressourcen geschont und Materialkreisläufe nachhaltig geschlossen werden.