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Main Title: Entwicklung eines Verfahrens für die Verwertung von Pulverlackrecyclaten
Translated Title: Development of a procedure for the utilisation of Pulverlackrecyclaten
Author(s): Kismet, Yilmaz
Advisor(s): Wagner, Manfred H.
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Der vermehrte Einsatz von Pulverlacken bringt ein Entsorgungsproblem für Pulverlackabfälle mit sich, die zwangsläufig beim Aufsprühen des Pulverlacks als Sprühverluste entstehen. Eine Wiederverwendung der Pulverlackabfälle als Pulverlack ist lediglich bei sauberen, sortenreinen Pulverlackrecyclaten denkbar. Dies kommt im Allgemeinen allerdings selten vor. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst Pulverlackrest chemisch und thermisch analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass die hier untersuchten Pulverlackrecyclate aus Polybutylenterephthalat, Epoxidharzen und Isocyanathärter bestehen. Durch die thermische Analyse wurde festgestellt, dass man nicht mit reinen Pulverlackresten als Füllstoffe für Polyethylen oder Polypropylen im Extruder bei Temperaturen über 100 °C arbeiten kann, da die Gefahr des Anhaftens des Pulverlackrecyclats an Metallteilen besteht. Aus diesem Grund muss der Pulverlackrest in einen inerten Zustand überführt werden, damit dieses Restmaterial bei höheren Temperaturen im Extruder bzw. in der Spritzgießmaschine verarbeitet werden kann. Dazu wurde das Pulverlackrecyclat durch Wasser unter Zusatz von Alkohol als Quellmittel hydrolysiert. Danach wurde der durch diese Nachbehandlung weitgehend inertisierte Pulverlackrest als Recycling-Füllstoff in verschiedenen Mengenanteilen in die Matrixmaterialien Polyethylen (LLDPE) und Polypropylen (PP) gemischt, durch Extrusion compoundiert und anschließend zu Platten gepresst beziehungsweise zu Prüfkörpern spritzgegossen. Nach der Herstellung der Prüfstäbe wurden diese mechanisch durch Zugversuch, Biegeversuch und Schlagzähigkeitsprüfung charakterisiert. Die Einsatzmöglichkeiten bzw. -grenzen von nachbehandeltem Pulverlackrecyclat als Füllstoff wurden beim Spritzgießen für LLDPE bis zu 30% Füllstoff und für PP bis zu 50% Füllstoff untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Streckspannung beim Zugversuch der Probekörper bei beiden Kunststoffen (LLDPE und PP) mit zunehmendem Füllstoff abnimmt. Im Gegensatz zu den Zugeigenschaften steigen die Kennwerte der Biegeeigenschaften mit zunehmendem Füllstoffanteil. Während beim Polypropylen die Izod-Schlagzähigkeit mit zunehmendem Füllstoff stark abnimmt, nimmt sie überraschenderweise im Gegensatz dazu bei LLDPE zu. Durch Einsatz von Maleinsäureanhydrid (MAH) als Haftvermittler können die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Gedruckte Version im Universitätsverlag der TU Berlin (www.univerlag.tu-berlin.de) ISBN 978-3-7983-2479-4
The increased usage of fusion bonded powder coating results in a disposal problem for coating powder wastes. Powder coating wastes originate as spray losses from unavoidable “overspray” during application of coating powder. Recycling of the wastes as coating powder is possible only with mono-fractional and clean powders. This is rarely possible in practice. In this study, the powder coating wastes were first analyzed chemically and thermally. It was confirmed that the coating powder recyclate consists mainly of polybutylene terephthalate, epoxy resins and isocyanides. Thermal analysis and heating tests on metal revealed that the as-received coating powder recyclate cannot be used as filler material for polyethylene or polypropylene compounds, because during compounding at extrusion temperatures of more than 100 °C, the coating powder recyclate would strongly adhere at the metal parts of the extruder. For this reasons, the coating powder recyclate must be transformed into an inert condition, so that this rest material can be processed at higher temperatures during the extrusion and injection moulding processes. For this purpose, the coating powder recyclate was hydrolyzed by water with the addition of alcohol as a swelling agent. After this treatment, the deactivated recyclate was mixed in different amounts in the matrix polymers polyethylene (LLDPE) and polypropylene (PP). These mixtures were then compounded by extrusion and subsequently pressed to plates or injection moulded to test specimen. Samples were characterized mechanically by use of tensile tests, bending tests and impact strength tests. The potential use of deactivated coating powder recyclate as filler for LLDPE and PP was investigated for loadings of up to 30% and 50%, respectively. The investigations showed that in the tensile test, the yield stress decreases with increasing filler content for both LLDPE and PP. In contrast to the tensile test, the characteristic values of the bending test increase with increasing filler content. While in the case of PP, the impact strength decreases strongly with increasing filler content, it surprisingly increases in the case of LLDPE. The mechanical properties can be improved by use of maleic anhydride (MAH) as a bonding agent. Printed version published by Universitätsverlag der TU Berlin (www.univerlag.tu-berlin.de), ISBN 3-978-7983-2479-4
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-37835
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3742
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3445
Exam Date: 8-Nov-2012
Issue Date: 18-Dec-2012
Date Available: 18-Dec-2012
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Füllstoff
Mechanische Analyse
Polymer
Pulverlack
Recycling
Filler
Mechanical properties
Polymer
Powder coating
Recycling
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Series: Schriftenreihe Kunststoff-Forschung
Series Number: 75
ISBN: 978-3-7983-2480-0
ISSN: 0174-4003
Notes: Zugleich gedruckt veröffentlicht im Universitätsverlag der TU Berlin unter der ISBN 978-3-7983-2479-4.
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