DE202021106227U1 - Bedrucktes Verpackungsmaterial mit verbesserter Recyclingfähigkeit und ein daraus gebildetes Rezyklat - Google Patents

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Abstract

Recyclingfähiges, kunststoffenthaltendes Verpackungsmaterial, umfassend- ein Trägermaterial, welches mindestens zwei mit einem Kleber kaschierte Kunststofffolien umfasst, wobei diese Folien mindestens 70 Gewichtsprozent einer einzigen Monomerart und/oder Polymerart umfassen, und- ein durch eine Druckfarbe gebildetes optisch wahrnehmbares Element, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe und/oder der Kleber thermisch stabil ist und bei einer Temperaturbeaufschlagung im Bereich von ≥ 30°C und ≤ 320°C, besonders bevorzugt im Bereich ≥ 30 und ≤ 260 °C einen Gewichtsverlust von weniger als 20 % aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein bedrucktes und/oder klebstoffenthaltendes Verpackungsmaterial. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Verpackung umfassend ein solches Verpackungsmaterial, sowie auf ein beim Recyclingprozess dieses Verpackungsmaterials entstehendes Rezyklat. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verpackungsmaterials beschrieben. Außerdem ist ein Verfahren zur Vorhersage der Recyclingfähigkeit eines solchen Verpackungsmaterials offenbart.
  • Aus dem Stand der Technik sind zu Verpackungszwecken, beispielsweise zur Verpackung von Lebensmitteln, unterschiedliche Kunststoffmaterialien und -verbunde bekannt. Um die Anforderungen hinsichtlich des Schutzes der verpackten Güter zu erfüllen, umfassen diese Kunststoffverpackungen häufig Barriereschichten. Um eine Barriere für mehrere Substanzen oder Substanzklassen zu bieten, werden häufig Verbunde und/oder Laminate verschiedener Materialien verwendet. Um die verpackten Güter zu kennzeichnen und/oder einem Bestimmten Unternehmen und/oder Hersteller zuordnen zu können, sind die Verpackungen häufig bedruckt.
  • Oft umfassen derartige Verpackungsmaterialien mehrere Schichten, die nicht alle zwangsläufig aus Kunststoff sein müssen. Beispielsweise sind Verpackungen bekannt, die Schichten aus Metall und/oder Papier enthalten.
  • Die Recyclingfähigkeit von Verpackungen hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Es werden vermehrt Verpackungen angefragt, die einerseits eine ausreichende Sicherheit für das zu verpackende Gut bieten, sich andererseits jedoch möglichst vollständig recyceln lassen.
  • Während die Zellulosefasern aus Papier und Metalle bereits zu einem hohen Anteil recycelt werden und zur Herstellung hochwertiger Produkte genutzt werden können, ist die Recyclingfähigkeit von Kunststoffen weiterhin beschränkt und das beim Recycling erhaltene Material kann aufgrund von Verunreinigungen oftmals nur thermisch verwertet oder zu niederwertigen Produkten mit geringen Anforderungen an die Reinheit der eingesetzten Materialien weiterverarbeitet werden.
  • Um die Recyclingfähigkeit von Kunststoffen zu erhöhen, wurde in der Vergangenheit versucht, Verpackungsmaterialien möglichst aus lediglich einer einzigen Kunststoffsorte herzustellen. Um dennoch die Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit, der Barriereeigenschaften, der Bedruckbarkeit und/oder der Verarbeitbarkeit zu erfüllen, werden häufig Laminate verwendet, in denen verschiedene Polymere einer einzigen Monomerart und der ihr verwandten Comonomere (z.B. Alpha-olefine zur Synthese von LLDPE) eingesetzt sind. Beispielsweise können ausgehend von Ethylen als einzigem Monomer Polymere erhalten werden, die den Gruppen HDPE (Polyethylen hoher Dichte), LDPE (Polyethylen niedriger Dichte), LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte), PE-HMW (hochmolekulares Polyethylen), PE-UHMW (ultrahochmolekulares HDPE) und PE-X (nachträglich vernetztes PE) zugeordnet werden können. Weiterhin ist als Polyolefin-Material jegliche Art von Polyethylenen denkbar und für einige Ausführungsformen bevorzugt. Insbesondere sind Ethylen-Copolymere bevorzugt, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Methacrylsäureethylester (EMA), Ethylen/Acrylsäure-Copolymer (EAA) und Ethylen-Butylacrylat-Copolymer (EBA umfasst). Vorzugsweise weisen diese Copolymere Ethylen in einem Gewichts- und/oder Teilchenanteil ≥ 70 % auf.
  • Ausgehend von Propylen ergibt sich aufgrund der gegenüber Ethylen zusätzlichen Methylgruppe eine Vielzahl zusätzlicher Variationsmöglichkeiten. So können die Eigenschaften eines Polypropylens beispielsweise durch die Anordnung der zusätzlichen Gruppe innerhalb einer Kette in isotaktisches Polypropylen (iPP), syndiotaktisches Polypropylen (sPP) und ataktisches Polypropylen (aPP) unterschieden werden. Weiterhin sind als Polyolefin-Material jegliche Kombinationen aus Polypropylen mit Ethylen als Comonomer denkbar und für einige Anwendungen bevorzugt. Vorzugsweise ist ein Polypropylen-Copolymer ausgewählt aus einer Gruppe, die Polypropylen-Random-Copolymer mit Ethylen als Comonomer und ein Polypropylen-Ethylen-Blockcopolymer umfasst. Vorzugsweise weisen diese Copolymere Propylen in einem Gewichtsanteil ≥ 70 % auf.
  • Basierend auf Propylen sind auch Schaumstoffe (Polypropylen-Schaum (EPP)) bekannt. Durch mechanische (Nach-) Behandlung von Polypropylen (-Folien) können die Eigenschaften durch eine Vorzugsrichtung der Polymerketten ebenfalls verändert werden. So sind beispielsweise ungereckte Polypropylen-Folien (CPP) sowie ungereckte Polypropylen-Folien (OPP und BOPP) bekannt. Bei den gereckten Polypropylen-Folien kann wiederum zwischen in einer Richtung gereckten Polypropylen-Folien (OPP (oriented polypropylene)) und in zwei Richtungen gereckten Polypropylen-Folien (BOPP (biaxially oriented polypropylene)) unterschieden werden.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch Verpackungsmaterialien, die als Basismaterial eine einzige Kunststoffsorte umfassen, bei deren Recycling nur in Ausnahmefällen Rohstoffe liefern, die die Qualitätsansprüche zur Herstellung von hochwertigen Kunststoffprodukten erfüllen. Die Vorbehalte von Kunden gegenüber Kunststoffrezyklaten sind daher groß und die Einsatzmöglichkeiten für Kunststoffrezyklate weiterhin beschränkt.
  • Es besteht daher der Bedarf an Kunststoffprodukten, insbesondere Kunststoffverpackungen, die besser recyclingfähig sind und deren Rezyklat weniger Verunreinigungen aufweist als beim Recycling der bisher auf dem Markt befindlichen Kunststoffprodukte, insbesondere von Kunststoffverpackungen. Weiterhin besteht Bedarf daran, Vorhersagen zur Recyclingfähig von Kunststoffprodukten machen zu können, wenn diese neben dem Kunststoff zusätzliche Inhaltsstoffe enthalten.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Recyclingfähiges, kunststoffenthaltendes Verpackungsmaterial, umfassend
    • - ein Trägermaterial, welches mindestens zwei mit einem Kleber kaschierte Kunststofffolien umfasst, wobei diese Folien mindestens 70 Gewichtsprozent einer einzigen Momomerart und/oder Polymerart umfassen, und
    • - ein durch eine Druckfarbe gebildetes optisch wahrnehmbares Element, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Druckfarbe und/oder der Kleber thermisch stabil ist und bei einer Temperaturbeaufschlagung im Bereich von ≥ 100°C und ≤ 300°C einen Gewichtsverlust von weniger als 20 % aufweist.
  • Eine Lösung der oben genannten Aufgabe liegt in einem recyclingfähigen, kunststoffenthaltenden Verpackungsmaterial, umfassend ein Trägermaterial, welches mindestens zwei mit einem Kleber kaschierte Kunststofffolien umfasst. Diese Folien umfassen mindestens 70 Gewichtsprozent aus einer einzigen Momomerart und/oder Polymerart. Weiterhin umfasst ein solches Verpackungsmaterial ein durch eine Druckfarbe gebildetes optisch wahrnehmbares Element und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Druckfarbe und/oder der Kleber thermisch stabil ist und bei einer Temperaturbeaufschlagung im Bereich von ≥ 100 °C und ≤ 300°C einen Gewichtsverlust von weniger als 20 % aufweist. Dieser Gewichtsverlust kann beispielsweise durch Zersetzung der Druckfarbe, des Klebers hervorgerufen werden. Dabei ist es denkbar, dass Zersetzungsprodukte - wie beispielsweise H2O, CO, CO2, NOxin die Gasphase übergehen und so zu einer Gewichtsreduzierung der Probe führen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kleber um einem PU-Kleber. Alternativ oder ergänzend dazu könnten auch EVA-Kleber verwendet werden und sind für einige Anwendungen bevorzugt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens eine der Folien ein Additiv, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Katalysator, Weichmacher, Farbstoff, Pigment, Anti-Blocking-Agens, Bakterizid, Fungizid, Sterilisationsmittel, Lichtschutzmittel, insbesondere UV-Absorber und/oder Hindered Amine Light Stabilizers (HALS), Entformungsmittel, Gleitmittel, Flammschutzmittel, Antioxidanzmittel, Thermostabilisator, Vernetzungsadditiv, Emulgator, Füllstoff und Antistatika umfasst.
  • Die oben angegebenen Werte zum Gewichtsverlust bei Temperaturbeaufschlagung beziehen sich vorzugsweise auf eine getrocknete oder (Teil-) ausgehärtete Probe der jeweiligen Substanz und/oder eines Gemisches. So ist es beispielsweise oftmals üblich, Druckfarben in flüssiger Form auf ein Substrat aufzubringen. Dazu sind Farbstoffe in einer Flüssigkeit gelöst oder liegen als Emulsion oder Suspension in einer Flüssigkeit vor. Auch bei Klebstoffen (auch verkürzt als Kleber bezeichnet) erfolgt oftmals ein Abbinden und/oder Aushärten, wobei sich die Konsistenz des Klebstoffs ändern kann. Mit dieser Konsistenzänderung kann das Ausgasen von Substanzen und/oder das Verdunsten von Flüssigkeiten verbunden sein. Analoge Reaktionen können auch bei anderen Additiven auftreten, welche in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls in einem wie oben beschriebenen Verpackungsmaterial enthalten sein können.
  • Vorzugsweise umfasst der Kunststoff der Kunststofffolien zu mindestens 70 Gewichtsprozent Polymerisationsprodukte des Propylens oder des Ethylens oder des Butadiens oder des Ethenylbenzens oder eines Propensäureesters. Insbesondere ist bevorzugt, dass jeweils ausschließlich eine der oben genannten Monomere zur Polymerisation zum Kunststoff eingesetzt wird und daher der Kunststoff ein Reaktionsprodukt eines einzigen Monomers und/oder einer einzigen Polymerart ist. Oftmals enthalten Monomere jedoch Verunreinigungen in geringen Mengen, die dennoch zur Herstellung qualitativ hochwertige Kunststoffe geeignet sind. Derartige Verunreinigungen sind auch im Rahmen dieser Erfindung tolerierbar. Der oben angegebene Gewichtsanteil bezieht sich vorzugsweise ausschließlich auf den Anteil der - unter den gewählten Polymerisierungsbedingungen - polymerisierbaren Substanzen. Nicht polymerisierbare Substanzen wie beispielsweise ein Katalysator, eventuell vorhandenes Lösungsmittel, ein (Radikal-) Starter, ein Quenscher und andere die Polymerisation beeinflussende Zusatzstoffe bleiben bei der Berechnung des oben genannten Gewichtsanteils unberücksichtigt.
  • Als besonders nachteilig hat es sich herausgestellt, wenn die Zersetzung der Druckfarbe und/oder des Klebers und/oder des Additivs große Mengen gasförmiger Zersetzungsprodukte entstehen. Diese können dazu führen, dass beim Recycling (Gas-) Blasen im Kunststoff beziehungsweise im Rezyklat entstehen. Diese sind oft nur schwer zu entfernen und können bei der weiteren Verarbeitung des Rezyklats nachteilig sein. Daher ist ein Verpackungsmaterial bevorzugt, bei welchem die Druckfarbe und/oder der Kleber und/oder das Additiv bei der Temperaturbeaufschlagung ≤ 10 Gewichtsprozent, bevorzugt ≤ 5 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt ≤ 3 Gewichtsprozent, insbesondere bevorzugt keine gasförmigen Zersetzungsprodukte ausbildet. Diese Angaben beziehen sich - wie auch alle anderen Prozentangaben im Rahmen dieser Erfindung, sofern nichts anderes angegeben ist - auf den Gewichtsanteil bezogen auf das Gesamtgewicht einer Probe der Druckfarbe und/oder des Klebers und/oder des Additivs (oder einer Mischung davon) vor der Temperaturbeaufschlagung.
  • Bevorzugt ist ein Verpackungsmaterial bei welchem die Druckfarbe und/oder der Kleber und/oder das Additiv bei einer Temperaturbeaufschlagung im Bereich von ≥ 30°C und ≤ 320°C, bevorzugt ≥ 200°C und ≤ 310°C, weiter bevorzugt ≥ 250°C und ≤ 300°C einen wie oben beschriebenen Gewichtsverlust aufweist. Ergänzend oder alternativ dazu ist ein Verpackungsmaterial bevorzugt bei welchem die Druckfarbe und/oder der Kleber und/oder das Additiv bei der Temperaturbeaufschlagung, bevorzugt mit einer Temperatur in einem der oben genannten Bereiche, einen Gewichtsverlust von weniger als 15 %, bevorzugt ≤ 10 %, weiter bevorzugt ≤ 7 %, insbesondere bevorzugt ≤ 5 % aufweist. Eine Übersicht über Beispielhafte Gewichtsverluste verschiedener Druckfarben bei Temperaturbeaufschlagung ist der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1: Beispiele für Druckfarben-Spaltprodukte aufgetragen im Tief- oder Flexodruck
    Druckfarben Temperaturbereich 30°C und 260°C Menge an Spaltprodukten in %
    Cellulosenitrat 28,5 - 29,6
    Cellulosenitrat + Polyurethan 18,6
    Polyvinylchlorid 2,8-6,9
    Polyvinylbutyral 4,7
    Polyurethan 1,7
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Druckfarben diese Voraussetzung erfüllen, die auf Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetal, insbesondere Polyvinylbutyral oder Kombinationen davon basieren. Daher sind Verpackungsmaterial bevorzugt, die eine Druckfarbe aufweisen, die eine Komponente aufweist, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetal, insbesondere Polyvinylbutyral umfasst.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verpackungsmaterial um eine Verpackungsfolie und/oder um ein Verpackungsbehältnis. Sowohl flexible Folien als auch Behältnisse einer vorgegebenen Form werden für Verpackungszwecke in vielfältiger Ausgestaltung verwendet.
  • Auch Kombination aus Folien und formstabilen Behältnissen sind bekannt, beispielsweise bei Salatcups aus Kunststoff, die mit einer Folie desselben Kunststoffs versiegelt sind.
  • Der Kunststoff kann Teil eines Verpackungsverbundes sein, beispielsweise eines Papier-Kunststoff-Verbundes. Vorzugsweise handelt es sich um einen Folienverbund. Die einzelnen (Material-) Lagen sind vorzugsweise voneinander trennbar, um jedes Material / jede Lage vorzugsweise sortenrein dem jeweiligen Recyclingverfahren zuführen zu können.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Druckfarbe um eine Farbe, insbesondere eine Tinte. Die Druckfarbe kann dem Verpackungsmaterial beispielsweise per Tiefdruck, Flexodruck, UV-Flexodruck, Offsetdruck oder Digitaldruck zugeführt sein. Vorzugsweise ist der aufgebrachte Druck durch eine Schutzschicht überdeckt.
  • Vorzugsweise ist der Kunststoff ausgewählt aus einer Gruppe, die HDPE (Polyethylen hoher Dichte), LDPE (Polyethylen niedriger Dichte), LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte), PE-HMW (hochmolekulares Polyethylen), PE-UHMW (ultrahochmolekulares HDPE) und PE-X (nachträglich vernetztes PE), isotaktisches Polypropylen (iPP), syndiotaktisches Polypropylen (sPP) und ataktisches Polypropylen (aPP), Polypropylen-Schaum (EPP), ungereckte Polypropylen-Folie (CPP), (eindirektional oder bidirektional) gereckte Polypropylen-Folien (OPP und BOPP) umfasst.
  • Weiterhin ist die Erfindung auf ein Kunststoffrezyklat gerichtet, welches ein wie oben beschriebenes Verpackungsmaterial umfasst. Bevorzugt umfasst dieses Kunststoffrezyklat ein wie oben beschriebenes Verpackungsmaterial in einem Gewichtsanteil von ≥ 25 %, bevorzugt ≥ 70 %, weiter bevorzugt ≥ 75 %, insbesondere bevorzugt ≥ 90 %.
  • Wie oben bezüglich des Verpackungsmaterials beschrieben ist, ist dieses besonders gut recyclingfähig. Es konnte gezeigt werden, dass auch Mischungen mit anderen Kunststoffmaterialien (vorzugsweise basierend auf derselben Monomerart und/oder Polymerart), ein im Vergleich zu bekannten Rezyklaten hochwertigeres Rezyklat darstellen. Dies kann insbesondere damit begründet werden, dass bei der thermischen Behandlung von (bevorzugt sortierten, insbesondere bevorzugt sortenreinen) Kunststoffabfällen zur Ausbildung von Kunststoff- beziehungsweise Rezyklatgranulaten weniger Zersetzungsprodukte entstehen. Der geringe Anteil von Zersetzungsprodukten und insbesondere von gasförmigen Zersetzungsprodukten führt dazu, dass auch im Rezyklat weniger niedermolekulare Verunreinigungen gebildet werden und insbesondere weniger Gaseinschlüsse im Granulat entstehen. Diese können insbesondere bei den bei der Extrusion von Kunststoffen wirkenden hohen Drücken und Druckdifferenzen zu starken mechanischen Belastungen des Materials führen, die sich nachteilig auf die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Polymers auswirken können.
  • Insbesondere ist bevorzugt, dass es sich bei dem Kunststoffrezyklat um ein Granulat handelt. Granulate haben sich im Bereich der Kunststoff verarbeitenden Industrie als besonders geeignet erwiesen, da sie leicht zu handhaben sind und insbesondere leicht extrudierbar sind.
  • Vorzugsweise weist das Granulat eine mittlere Partikelgröße (d50 Siebanalyse) im Bereich von ≥ 0,5 mm bis ≤ 25 mm, bevorzugt ≥ 0,75 mm bis ≤ 20 mm, weiter bevorzugt ≥ 1 mm bis ≤ 10 mm und insbesondere bevorzugt ≥ 0,3 mm bis ≤ 6 mm aufweist. Granulate dieser mittleren Partikelgröße sind besonders gut zu handhaben, neigen nicht zur Staubbildung und sind dennoch leicht und homogen in einem Extruder verformbar.
  • Ein wie oben beschriebenes Kunststoffrezyklat kann besonders vorteilhaft durch ein Verfahren erhalten werden, welches die folgenden Schritte umfasst:
    1. a) Bereitstellen von Kunststoffabfällen umfassend ein wie oben beschriebenes Verpackungsmaterial, bevorzugt in einem Gewichtsanteil von ≥ 25 %, bevorzugt ≥ 70 %, weiter bevorzugt ≥ 75 %, insbesondere bevorzugt ≥ 90 %;
    2. b) Reinigen der Kunststoffabfälle;
    3. c) gegebenenfalls Sortieren und/oder Zerkleinern und/oder Mischen der Kunststoffabfälle;
    4. d) Zuführen der Kunststoffabfälle in einen Extruder und Herstellen eines Extrudats aus den Kunststoffabfällen; und
    5. e) Zerkleinern des Extrudats zu einem Granulat.
  • Durch dieses Verfahren ist es besonders einfach möglich, ein wie oben beschriebenes Verpackungsmaterial wiederzuverwerten. Das erhaltene Granulat weist eine hohe Reinheit auf und die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften entsprechend weitegehend denjenigen von Kunststoffen, die aus Primärrohstoffen erhalten werden können.
  • Es konnte gefunden werden, dass bereits vergleichsweise geringe Mengen des wie oben beschriebenen Verpackungsmaterials ausreichen, um die Eigenschaften des Rezyklats positiv zu beeinflussen. Ein hoher Anteil des wie oben beschriebenen Verpackungsmaterials ist jedoch bevorzugt, da so die Menge an bei der thermischen Behandlung des Kunststoffgemischs entstehenden Zersetzungsprodukte reduziert werden kann. Insbesondere die Menge des bei der thermischen Behandlung entstehenden Gases kann vorzugsweise reduziert werden.
  • Insbesondere während der Extrusion von Kunststoffen zu Kunststoffsträngen, die dann wiederum zu einem Granulat weiterverarbeitet werden können, ist die Entstehung von Gasen nachteilig. Üblicherweise werden zerkleinerte Kunststoffabfälle einem Extruder zugeführt, wo sie unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Richtung einer Düse gefördert werden. Bei dieser Temperatur und diesem Druck erweichen die Kunststoffpartikel und werden fließfähig. Dabei entstehende Zersetzungsprodukte können die Fließfähigkeit jedoch negativ beeinflussen. Sie können beispielsweise einen anderen Erweichungspunkt haben als der Kunststoff und so als Feststoff in der Schmelze vorliegen und die Viskosität negativ beeinflussen. Gasförmige Zersetzungsprodukte weisen die zusätzliche Problematik auf, dass deren Verhalten auch vom jeweils herrschenden Druck abhängig ist. Da sich die Druckverhältnisse während der Extrusion von Kunststoffen mehrfach ändern, besteht die Gefahr der Bildung von Gasblasen in der Schmelze. Diese können sich ebenfalls nachteilig auf die Viskosität der Schmelze auswirken. Weiterhin haben sie den Nachteil, dass das in diesen Blasen eingeschlossene Gas - wenn sich die Druckverhältnisse nach dem Verlassen des Extruders durch dessen Düse schlagartig ändern - schlagartig aus dem gepressten Strang entweicht und so das Extrudat aufsprengt. Die Bildung eines homogenen Extrudats und die Bildung eines Granulats einer definierten Partikelgröße ist somit unmöglich.
  • Um Verunreinigungen zu vermeiden, die zu den oben beschriebenen Nachteilen führen können, ist in Schritt b) das Reinigen der Kunststoffabfälle vorgesehen. Wann dieser Schritt durchgeführt wird, hat keinen wesentlichen Einfluss auf das Verfahren, weshalb die Reihenfolge der Schritte im Wesentlichen frei gewählt werden kann. Sie kann beispielsweise an die Bedingungen vor Ort angepasst werden. Wesentlich ist jedoch, dass die Reinigung vor dem Zuführen in den Extruder erfolgt.
  • Ebenso kann Schritt c) in Abhängigkeit der herrschenden Bedingungen durchgeführt werden. Gegebenenfalls sind jedoch Schritte wie Sortieren, Zerkleinern und/oder Mischen der Kunststoffabfälle nicht nötig. Liegt beispielsweise bereits eine sortenreine Mischung von Kunststoffabfällen vor, kann auf eine weitere Sortierung verzichtet werden. Auch die Größe der für die weitere Verarbeitung einsetzbaren Verpackungsreste kann von den jeweiligen Bedingungen abhängen. Ist der Extruder für die Behandlung großer Verpackungsreste geeignet, kann eventuell auf eine weitere Zerkleinerung verzichtet werden. Auch das Mischen verschiedener Kunststoffabfälle kann in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Kunststoffabfälle und/oder den Anforderungen an das herzustellende Granulat vorteilhaft sein oder nicht. Vorzugsweise werden ausschließlich Verpackungsreste gemischt, die aus einer einzigen Monomerart und/oder Polymerart erhalten wurden, wobei - wie oben beschrieben - geringfügige Verunreinigungen gegebenenfalls tolerierbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Verfahren zur Vorhersage der Recyclingfähigkeit eines eine Druckfarbe und/oder einen Kleber und/oder ein Additiv enthaltenden Kunststoffs. Dieses Verfahren zeichnet sich aus durch die Schritte:
    • - Bereitstellen einer Probe der Druckfarbe und/oder des Klebers und/oder des Additivs;
    • - Durchführen einer thermogravimetrischen Analyse der Probe, wobei die thermogravimetrische Analyse zumindest eine Messung der Massenänderungen in einem Temperaturbereich ≥ 200°C und ≤ 300°C einschließt;
    • - Festlegen eines kritischen Temperaturwertes in diesem Temperaturbereich;
    • - Ermitteln des Masseverlusts der Probe bei der kritischen Temperatur;
    • - Klassifizieren der Recyclingfähigkeit der Druckfarbe und/oder des Klebers und/oder des Additivs basierend auf dem Masseverlusts der Probe bei der kritischen Temperatur.
  • Es konnte gezeigt werden, dass durch dieses Verfahren eine gute Vorhersage bezüglich der Recyclingfähigkeit eines Kunststoffs getroffen werden kann, welcher mit den der thermogravimetrischen Analyse unterzogen Stoffen ausgerüstet ist.
  • Vorzugsweise erfolgt das Klassifizieren der Recyclingfähigkeit auf Basis des Masseverlusts der Probe, wobei für eine gute Recyclingfähigkeit ein Grenzwert des Gewichtsverlust von weniger als 20%, bevorzugt ≤ 15 %, bevorzugt ≤ 10 %, weiter bevorzugt ≤ 7 %, insbesondere bevorzugt ≤ 5 % festgelegt wird.
  • Vorzugsweise wird die Druckfarbe und/oder den Kleber und/oder das Additiv vor dem Durchführen der thermogravimetrischen Analyse getrocknet und/oder ausgehärtet.
  • Bei Druckfarben ist insbesondere bevorzugt, dass das Trocknen bei einer Temperatur ≥ 20°C und ≤ 100°C, bevorzugt ≥ 30°C und ≤ 50°C, insbesondere bevorzugt bei 40°C ± 3°C durchgeführt wird. Ergänzend oder alternativ dazu ist bevorzugt, dass das Trocknen über einen Zeitraum von zwischen ≥ 2 Tage und ≤ 14 Tage, bevorzugt ≥ 3 Tage und ≤ 10 Tage, weiter bevorzugt zwischen ≥ 4 Tage und ≤ 7 Tage, insbesondere bevorzugt 5 Tage ± 12 Stunden beträgt.
  • Zum Trocknen oder Aushärten eines Klebers hat sich insbesondere ein Temperaturbereich zwischen ≥ 50°C und ≤ 150°C, bevorzugt 80°C - 120°C, insbesondere bevorzugt ≥ 90°C - 110°C als geeignet erwiesen. Ergänzend oder alternativ dazu beträgt der Trocknungs- und/oder Aushärtezeitraum bevorzugt etwa 5 Tage (gegebenenfalls ± 24 Stunden). Üblicherweise ist nach diesem Zeitraum der Isocyanat- und/oder Lösemittelgehalt ≤ 5 Gewichtsprozent. Vorzugsweise wird jedoch mindestens einer dieser beiden Werte überprüft. Übersteigt einer oder beide dieser Werte einen festgelegten Grenzwert, welcher vorzugsweise auf ≤ 5 Gewichtsprozent festgelegt ist, wird bevorzugt der Trocknungs- und/oder Aushärtezeitraum bei der oben genannten Temperatur verlängert. Der zusätzliche Trocknungs- und/oder Aushärtezeitraum beträgt vorzugsweise zwischen ≥ 1 Tage und ≤ 5 Tage, bevorzugt ≥ 2 Tage und ≤ 4 Tage, insbesondere bevorzugt 3 Tage ± 12 Stunden. Das Prüfen des Lösemittelgehaltes erfolgt bevorzugt durch Head-Space GC und - davon unabhängig - des Isocyanat-Gehalts vorzugsweise durch ATR-FTIR Analyse.
  • Das Trocknen und/oder Aushärten erfolgt vorzugsweise auf einem festen Träger. Insbesondere ist bevorzugt, dass der feste Träger eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Träger ein Metall umfasst oder aus Metall ist. Insbesondere hat sich ein Träger aus Aluminium als vorteilhaft gezeigt, da ein solcher Träger auch gegenüber einer Vielzahl von Materialien korrosionsbeständig ist.
  • Vorzugsweise wird für die thermogravimetrischen Analyse eine Probe von weniger als 500 mg eingesetzt. Geringe Probemengen haben sich als vorteilhaft erwiesen, da diese besonders schnell auf Temperaturänderungen reagieren und die beaufschlagte Temperatur schnell in der ganzen Probe homogen vorliegen kann. Vorzugsweise wird für die thermogravimetrischen Analyse eine Probenmenge ≤ 200 mg, bevorzugt ≤ 100 mg, weiter bevorzugt ≤ 50 mg, mehr bevorzugt ≤ 20 mg, und insbesondere bevorzugt von 10 mg, gegebenenfalls ± 5 mg, eingesetzt.
  • Das Trocknen und/oder Aushärten der Probe hat zur Folge, dass in vergleichsweise kurzer Zeit die Druckfarbe und/oder den Kleber und/oder das Additiv in einer Form vorliegt, wie sie auch in dem Verpackungsmaterial vorliegt, wenn es dem Recycling zugeführt wird. Daher sind die Vorhersagen zur Recyclingfähigkeit besonders zuverlässig.
  • In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass das bei dem Verfahren die thermogravimetrische Analyse mit einer Temperaturerhöhung von ≥ 10°C/min und ≤ 100°C/min, bevorzugt ≥ 20°C/min und ≤ 50°C/min, weiter bevorzugt ≥ 25°C/min und ≤ 40°C/min, insbesondere bevorzugt bei 30°C/min ± 3°C/min durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Temperaturerhöhung die Zersetzung der üblicherweise verwendeten Materialien in einer überschaubaren Zeit stattfindet und die Probe dennoch genügend Zeit hat, um homogen die Zersetzungstemperatur der jeweiligen Substanz anzunehmen. Die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse kann dadurch erhöht werden.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante ist der thermogravimetrischen Analyse eine Analyse der entstehenden Zersetzungsprodukte nachgeschaltet. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Zersetzungsprodukte gaschromatographisch analysiert werden. Vorzugsweise erfolgt die gaschromatographische Analyse bei einer Triggertemperatur von 260°C. Vorzugsweise ist die Triggertemperatur der Schmelztemperatur der Kunststoffs (beispielsweise der PE-Schmelztemperatur) beim Regranulieren angepasst.

Claims (13)

  1. Recyclingfähiges, kunststoffenthaltendes Verpackungsmaterial, umfassend - ein Trägermaterial, welches mindestens zwei mit einem Kleber kaschierte Kunststofffolien umfasst, wobei diese Folien mindestens 70 Gewichtsprozent einer einzigen Monomerart und/oder Polymerart umfassen, und - ein durch eine Druckfarbe gebildetes optisch wahrnehmbares Element, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe und/oder der Kleber thermisch stabil ist und bei einer Temperaturbeaufschlagung im Bereich von ≥ 30°C und ≤ 320°C, besonders bevorzugt im Bereich ≥ 30 und ≤ 260 °C einen Gewichtsverlust von weniger als 20 % aufweist.
  2. Verpackungsmaterial (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Kunststofffolien zu mindestens 70 Gewichtsprozent, bevorzugt über 90 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt über 95 Gewichtsprozent, Polymerisationsprodukte des Propylens oder des Ethylens oder des Butadiens oder des Ethenylbenzens oder eines Propensäureesters umfasst.
  3. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe und/oder der Kleber bei der Temperaturbeaufschlagung ≤ 10 Gewichtsprozent, bevorzugt ≤ 5 Gewichtsprozent, weiter bevorzugt ≤ 3 Gewichtsprozent, insbesondere bevorzugt keine gasförmigen Zersetzungsprodukte ausbildet.
  4. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber ein PU-haltiger Kleber und/oder ein EVA-haltiger Kleber ist.
  5. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest ein Additiv enthält, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Katalysator, Weichmacher, Farbstoff, Pigment, Anti-Blocking-Agens, Bakterizid, Fungizid, Sterilisationsmittel, Lichtschutzmittel, insbesondere UV-Absorber und/oder Hindered Amine Light Stabilizers (HALS), Entformungsmittel, Gleitmittel, Flammschutzmittel, Antioxidanzmittel, Thermostabilisator, Vernetzungsadditiv, Emulgator, Füllstoff und Antistatika oder Kombinationen daraus umfasst.
  6. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Kunststofffolien zu mindestens 70 Gewichtsprozent, bevorzugt über 90 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt über 95 Gewichtsprozent, Polymerisationsprodukte des Propylens oder des Ethylens oder des Butadiens oder des Butans oder des Hexans oder des Octans umfasst, bevorzugt ausschließlich Polymerisationsprodukte eines einzigen der vorgenannten Monomere umfasst.
  7. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Druckfarbe aufweist, die eine Komponente aufweist, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetal, insbesondere Polyvinylbutyral umfasst.
  8. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Druckfarbe aufweist, welche dem Verpackungsmaterial vorzugsweise per Tiefdruck, Flexodruck, UV-Flexodruck, Offsetdruck oder Digitaldruck zuführbar ist und/oder die Druckfarbe durch eine Schutzschicht überdeckt ist.
  9. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ausgewählt aus einer Gruppe, die HDPE (Polyethylen hoher Dichte), LDPE (Polyethylen niedriger Dichte), LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte), PE-HMW (hochmolekulares Polyethylen), Ethylen-Copolymere, bevorzugt EthylenVinylacetat-Copolymer (EVA), Methacrylsäureethylester (EMA), Ethylen/Acrylsäure-Copolymer (EAA) und Ethylen-Butylacrylat-Copolymer (EBA) oder Mischungen daraus, isotaktisches Polypropylen (iPP), syndiotaktisches Polypropylen (sPP) und ataktisches Polypropylen (aPP), Polypropylen-Schaum (EPP), ungereckte Polypropylen-Folie (CPP) und (eindirektional oder bidirektional) gereckte Polypropylen-Folien (OPP und BOPP) oder Mischungen daraus, Kombinationen aus Polypropylen mit Ethylen als Comonomer, bevorzugt Polypropylen-Copolymer, bevorzugt Polypropylen-Random-Copolymer mit Ethylen als Comonomer, bevorzugt Polypropylen-Ethylen-Blockcopolymer umfasst.
  10. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Verpackungsfolie und/oder als Verpackungsbehältnis ausgebildet ist, vorzugsweise als flexible Folien und/oder als Behältnis einer vorgegebenen Form.
  11. Verpackungsmaterial (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines Verpackungsverbundes ist, vorzugsweise Teil eines Papier-Kunststoff-Verbundes oder eines Folienverbundes, wobei die einzelnen (Material-) Lagen insbesondere bevorzugt voneinander trennbar sind, um jedes Material / jede Lage vorzugsweise sortenrein einem Recyclingverfahren zuführen zu können.
  12. Kunststoffrezyklat welches ein Verpackungsmaterial nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst, bevorzugt in einem Gewichtsanteil von ≥ 25 %, bevorzugt ≥ 70 %, weiter bevorzugt ≥ 75 %, insbesondere bevorzugt ≥ 90%.
  13. Kunststoffrezyklat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Granulat ist, wobei das Granulat vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße (d50 Siebanalyse) im Bereich von ≥ 0,5 mm bis ≤ 25 mm, bevorzugt ≥ 0,75 mm bis ≤ 20 mm, weiter bevorzugt ≥ 1 mm bis ≤ 10 mm und insbesondere bevorzugt ≥ 0,3 mm bis ≤ 6 mm aufweist.
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