Innovatives Recyclingverfahren für die Herstellung von Polyurethan-Kompositplatten - erfolgreiche Zusammenarbeit im ZIM-Projekt

Im Rahmen eines Verbundvorhabens mit der BOSIG Baukunststoffe GmbH in Elsterwerda wurde in den vergangenen 2 Jahren Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet des stofflichen Recycling von Polyurethanen betrieben. Die BOSIG Baukunststoffe GmbH hat sich in den letzten Jahren, neben anderen Produkten aus dem Baubereich, auf die Fertigung von Konstruktionsplatten aus Polyurethan-Reststoffen spezialisiert. Dabei werden in Elsterwerda in einem Heiß-Press-Verfahren großformatige Kompositplatten aus Polyurethan- Hartschaumflocken aus industriellen Reststoffen der Polyurethanverschäumung durch Verbinden mit Polyisocyanaten unter Druck und Temperatur gepresst.

Anwendungen
Die Anwendungen dieser Kompositplatten reichen vom Bauwesen über Fahrzeugtechnik bis hin zur Allgemeinindustrie. Der dafür benötigte Zusatzwerkstoff Polyurethan- Hartschaum wird als Wertstoff von den Produzenten oder Verarbeitern europaweit bezogen, der dort bei der Fertigung als Produktionsreststoff anfällt und somit einer Wiederverwertung zugeführt wird.

Pressverfahren
Die Fertigung der Pressplatten bei der BOSIG Baukunststoffe GmbH erfolgt auf zwei voneinander unabhängigen Takt- Pressanlagen. Dabei sind die einzelnen technologischen Prozessschritte:

• Materialaufschluss
• Bindemittelzugabe und Mischen
• Ausbringen der Pressmasse
• Heißpressen
• Abkühlen
• Besäumen
• Abstapeln

in einen prozessgesteuerten, voll automatisierten Fertigungs- und Verfahrensablauf integriert.

Entwicklungsziele
Im Rahmen des FuE-Vorhabens wurde über die bekannten marktrelevanten technischen Parameter zunächst eine Ist-Analyse über die Produkte aller wichtigen Anbieter durchgeführt und aus den Anforderungen der geplanten Zielmärkte wurden die folgenden Entwicklungszielstellungen abgeleitet:

• größere Plattenformate, Handhabung flexibler Formate
• verbesserte Wärmedämmeigenschaften
• verbessertes Brandverhaltens
• Bewertung von Schallabsorption und Emissionsverhalten

Diese Entwicklungszielstellungen an die technischen Parameter waren im Rahmen des FuE-Programms in der Einheit von Produkt und Verfahren in den einzelnen Stufen bis zur Serienreife umzusetzen. Neben diesen konkreten Aufgaben wurden in regelmäßigen Diskussionen zu Prozessdetails und in der gesamtheitlichen Betrachtung Maßnahmen zur Qualitätsverbesserung in Prozess und Produkt gemeinsam erarbeitet.

Wärmedämmeigenschaften und Brandverhalten
Eine Aufgabe des KuZ war es, sich mit der Beeinflussung von Wärmedämmeigenschaften und Brandverhalten auseinanderzusetzen. Dazu wurde im KuZ ein Presswerkzeug konzipiert und gebaut, um im Labormaßstab Werkstoffuntersuchungen durchführen zu können. Um mit dem industriellen Produkt vergleichbare Kennwerte ermitteln zu können, war es notwendig, die Ausgangsmaterialien jeweils benetzt mit Isocyanat frisch aus der Großanlage von der BOSIG Baukunststoffe GmbH zu verwenden. Dieser Ausgangsmischung wurden die entsprechenden Zusatzstoffe und Additive zugegeben und mittels Laborpresse mit entsprechendem Pressregime verpresst. Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit zeigten, dass die Wärmeleitfähigkeit im Wesentlichen durch die Größe der Dichte beeinflusst wird. Verschiedene Maßnahmen zur Absenkung der Dichte der Platten u.a. mit Kompensation des mechanischen Eigenschaftsniveaus bis zur Möglichkeit eines Sandwichaufbaus wurden betrachtet. Zum Brandverhalten wurde die Zugabe unterschiedlicher Flammschutzmittel analysiert. Die gefertigten PUR-Reststoffplatten verfügen über eine Einstufung B2 nach DIN 4102-1.

Vorteile für die Verbundpartner
Die BOSIG Baukunststoffe GmbH konnte schon während der Arbeit am Verbundvorhaben ihren Qualitätsstandard anheben und den Marktanteil an PUR-Reststoffplatten deutlich erhöhen. Das KuZ als Projektpartner konnte Möglichkeiten der Diversifikation der Produktpalette aufzeigen und einen Beitrag zur Stärkung der Marktposition der BOSIG Baukunststoffe GmbH leisten. Die gemeinsame Arbeit war für beide Partner äußerst inspirierend und erfolgreich. Gefördert wurde das Vorhaben im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand.