Verzweigte Polystyrole als Rezyklat-Additive zur Aufwertung von mechanischen Rezyklaten für den Wiedereinsatz in Schaumanwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Wilhelm
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558696271

Thermoplastische Partikelschäume aus Polystyrol, sogenanntes expandiertes Polystyrol, EPS, finden sowohl im Gebäudesektor in Dämmstoffanwendungen als auch im Bereich von Schutzverpackungen von Geräten und als Lebensmittelverpackungen breiten Einsatz. Gerade der wichtige Bereich Energieeinsparung im Gebäudesektor belegt die erhebliche ökonomische und ökologische Relevanz von EPS. Weltweit wurden 2022 ca. 7,2 Mio. t EPS genutzt. Während im Verpackungssektor zumindest in Deutschland Recyclingquoten von knapp 50 % erreicht werden, wird im Bausektor hingegen über 80 % des EPS nach seiner Verwendung nur energetisch genutzt. Hierbei wird selbst in den bereits etablierten Recyclingprozessen im Verpackungsbereich weniger als die Hälfte des recycelten Polystyrols (rPS) wieder zur Herstellung von EPS verwendet. Durch die thermische und mechanische Belastung im Recyclingprozess entsteht in der Regel eine Reduzierung der Materialqualität, z.B. durch Abbau der Kettenlänge der Polymere, welche neben den Endeigenschaften des Produktes auch den Schäumungsprozess negativ beeinflusst. In der Regel findet aufgrund der veränderten Eigenschaften meist ein Downcycling zu niederwertigeren Produkten statt. In EPS-Formulierungen kann nach aktuellem Stand rPS nur in geringen Anteilen eingesetzt werden, beispielhaft ist hier ein EPS-Produkt das Anwendungspartners BASF zu nennen, in dem bis jetzt maximal 10 gew. % Rezyklatanteil verwendet wird. Die grundlegende Idee des hier vorgestellten Projektes PS-Rezy-Foam ist es nun, die in Vorarbeiten der Projektpartner erworbenen grundlegenden Kenntnisse über den Zusammenhang von Polymertopologie, Dehnverhärtung und Schäumbarkeit auf industrielle Polystyrolschäume zu übertragen. Durch den Zusatz spezieller Polystyrole mit komplexer Topologie als PS-Rezyklat-Additive (Massenanteil < 10 %) sollen die Dehnverhärtungseigenschaften und somit auch die Schäumungseigenschaften des Rohmaterials substantiell verbessert werden, um hochwertige, geschäumte Produkte mit deutlich erhöhten Rezyklatanteilen herstellen zu können. Das Ziel dieser Kooperation ist die Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Kunststoffproduktion. Durch die im Rahmen des Projektes entwickelten PS-Rezyklat-Additive und zugehörige Schäumungsprozesse soll zum einen der Anteil bisher schon verwendeter Rezyklate in EPS-Formulierungen deutlich erhöht werden, zum anderen auch die Basis zur Verwendung von Rezyklate geringerer Qualität geschaffen werden. Somit werden bislang nicht genutzte Abfallströme bzw. Abfallqualitäten die Menge des zur Verfügung stehenden Rezyklats erhöhen und so ein großer Fortschritt hin zu einer zirkulären Rohstoffwirtschaft verwirklicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: BASF SE
• Kooperationspartner: Dr. Carl-Christoph Höhne