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Mahlgutprofile – extrudierte Kunststoffprofile aus Recyclingmaterial verbessern die CO2-Bilanz signifikant

Firma K-Profile — Tue, 25 Oct 2022 09:42:00 +0000

Kunststoff als vielseitiger Werkstoff ist in der Industrie branchenübergreifend unverzichtbar. Gleichzeitig steht das Material aufgrund seiner Umweltbilanz zunehmend in der Kritik. Hersteller sind deshalb gefordert, mit innovativen Materialien und Verfahren einen Beitrag dazu zu leisten, die Produktion im Hinblick auf ihre CO₂-Bilanz zu optimieren. Mit der Fertigung eines Kunststoffprofils aus hochwertigen Produktionsabfällen liefert K-Profile ein überzeugendes Beispiel, wie die positiven Eigenschaften des Werkstoffs genutzt und gleichzeitig die verbundenen CO₂-Emissionen deutlich reduziert werden können.

Als Hersteller von Flaschen und Verpackungslösungen aus Thermoplasten ist die BIPLAST AG in der Schweiz seit 1965 für erstklassige Qualität bekannt. Unter anderem fertigt sie Kunststoffflaschen für das schweizweit bekannte „Handy“ Handabwaschmittel der Migros. Die bei der Produktion anfallenden, anschliessend granulierten Produktionsabfälle liefert BIPLAST an die zwei Kilometer entfernte K-Profile AG.

K-Profile fertigt aus dem sortenreinen Produktionsabfall ein Kunststoffprofil, welches im Bereich der Bauwerksabdichtung von den Unternehmen Drytech Swiss und Drytech Germany genutzt wird.

„Wir sind selbst immer wieder überrascht, welche Anwendungsfelder es für Kunststoffe gibt“, erklärt Reinhard Lechthaler, CEO der K-Profile AG- „Unser Ziel ist es, für jede innovative Idee das passende Kunststoffprofil zu entwickeln und herzustellen. Dabei wissen wir seit vielen Jahren, dass an nachhaltigen Alternativen in der Kunststoffverarbeitung kein Weg vorbeiführt. Aus diesem Grund verarbeiten wir, wo immer möglich, recyceltes Kunststoffmaterial“

Mit der Verarbeitung der Produktionsabfälle aus der Verpackungsproduktion gelingt es K-Profile, die CO₂-Bilanz, gegenüber der Herstellung von Kunststoffprofilen im Extrusionsverfahren aus konventionellem Neugranulat, um 66 % zu verbessern.

In der von der EMPA durchgeführten vergleichenden Berechnung kommt hauptsächlich die belastungsfreie Kalkulation des Rohstoffs zum Tragen. Da es sich beim Mahlgut um ein Abfallprodukt handelt, kann bei der Berechnung dessen Anteil an der CO₂-Bilanz des fertigen Profils beinahe vernachlässigt werden.

Somit ergibt sich für den Rohstoffeinsatz bei Profilen aus Neugranulat ein Beitrag zum Treibhauseffekt (GWP) in Höhe von 2,666 kg CO₂-Eq, während Mahlgut hier klimaneutral bewertet werden kann. Ein weiterer signifikanter Unterschied ergibt sich aus den kurzen Transportwegen, die K-Profile dank der Nähe zum Produktionsstandort der BIPLAST AG in die Berechnung einbeziehen muss. Dem meist langen Transportweg für Neugranulat stehen hier in der Berechnung nur zwei Kilometer gegenüber. Somit berechnet K-Profile das CO₂-Equivalent mit 0,0010 kg gegenüber 0,083 kg.

Die eigentliche Herstellung des Profils im Extrusionsverfahren unterscheidet sich in beiden zugrunde gelegten Varianten nicht und fließt mit 2,77 kg CO₂-Eq in die Rechnung ein. In Summe liegt die CO₂-Bilanz eines Profils aus Neugranulat somit bei 2,666 kg CO₂-Eq, was rund 2627 Umweltbelastungspunkten (UBP) entspricht. Das von K-Profile im Auftrag von Drytech hergestellte Profil entspricht dagegen insgesamt pro Kilogramm eingesetztem Mahlgut nur 0,436 kg CO₂-Eq bzw. rund 892 UBP.

In ihren Berechnungen stützen sich die Verantwortlichen auf die vereinfachenden Berechnungen des Carbon Footprints, basierend auf Angaben aus der Datenbank ecoinvent mit Unterstützung des CO₂-Fachspezialisten Dr. Roland Hischier (EMPA). Auf dieser Grundlage wurde der Carbon Footprint des Mahlgutprofils im Direktvergleich mit einem vergleichbaren Kunststoffprofil aus Neugranulat ermittelt.

„Auf Kunststoff zu verzichten, ist keine umweltfreundliche Option“, weiss Lechthaler. „Durch Bio-Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sowie effiziente Produktionsverfahren und kurze Logistikketten schonen wir die Umwelt. Kreislaufwirtschaftliche Verfahren wie die Verarbeitung von Produktionsabfällen leisten einen wertvollen Beitrag dazu, die Vorzüge des Kunststoffs auch kommenden Generationen zu ermöglichen, den CO₂-Fussabdruck um 2/3 zu reduzieren und unsere Umwelt zu schützen.“

Über die K-Profile AG

Die K-Profile AG hat sich mit ihren Fertigungsmethoden und dem gesamten Engineering darauf spezialisiert, wirtschaftlich Kleinserien herzustellen, die ab einer Menge von etwa 2000 Metern eine interessante Lösungsalternative zu fast allen anderen Fertigungsverfahren darstellen. Erreicht wird dies unter anderem – obschon auch hier mit hochwertigen, präzisen Formwerkzeugen und Kalibrierungen gearbeitet wird – durch den gezielten, kostengünstigen eigenen Werkzeugbau. Die Profile und Werkzeuge werden mittels CAD-Programm konstruiert und dann das Werkzeug durch Drahterosion und spanabhebendes Bearbeiten gefertigt.

Aufgrund der guten Recyclebarkeit thermoplastischer Kunststoffe wird ein ausgebauter Materialkreislauf betrieben, der nicht nur betriebsintern Anwendung findet sondern auch den Kunden angeboten wird. Mit der betriebseigenen Kunststoff – Zerkleinerungsanlage werden Materialien gemahlen und dann dem entsprechenden Produktionsprozess zugemischt.

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Obere Bisrütistrasse 3
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E-Mail: verkauf@k-profile.com

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Inhaber / CEO
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K-Profile AG entwickelt innovatives Hitzeschutz-Profil für extreme Einsatzbedingungen

Firma K-Profile — Mon, 11 Apr 2022 14:08:00 +0000

Kunststoffe gehören mit Abstand zu den vielseitigsten Werkstoffen mit den umfangreichsten Einsatzmöglichkeiten in der industriellen Fertigung. Gleichzeitig machen ihre unterschiedlichen Eigenschaften und deren Kombination die einsatzabhängige Verarbeitung oft zu einer Herausforderung. Dies betrifft vor allen Dingen das Spannungsverhältnis zwischen Flexibilität, Belastbarkeit und Verarbeitungsmöglichkeit sowie Formgebung. Hier das Optimum aus allen Bereichen zu erzielen, ist eine Aufgabe, der sich die K-Profile AG aus Bischofszell in der Schweiz seit 30 Jahren widmet. Dass es dem Spezialisten für Kunststoffprofile dabei immer wieder gelingt, mit neuen Hightech-Materialien Grenzen zu überwinden, belegt exemplarisch die Entwicklung eines Hitzeschutz-Profils für extreme Einsatztemperaturen.

Im Auftrag eines Maschinenherstellers im Bereich der Schmelzklebstoffherstellung galt es, eine Lösung für die Fertigung eines solchen Hitzeschutz-Profils zu finden, das verschiedene Eigenschaften vereint, die mit konventionellen Kunststoffen im Verfahren der Extrusion bisher nur unzureichend erzielt werden konnten. Einerseits galt ein wichtiges Augenmerk der Formgebung, in Gestalt der geringen Dicke des angestrebten Profils. Andererseits erforderte der Einsatzzweck eine extreme Hitzebeständigkeit für Einsatztemperaturen bis 270 °C sowie eine Klassifizierung als schwerbrennbar im Bereich V-0, nach Vorschrift UL94.

Allein die Vorgabe der Einsatztemperatur schloss gebräuchliche Standardkunststoffe aus, die für Temperaturen bis 100 °C geeignet sind. Selbst technische Thermoplaste rangieren in Fragen der Hitzebeständigkeit zwischen 100 und 140 °C und damit deutlich unter den vom Kunden vorgegebenen 270 °C. Bekannte Thermoplaste, die für vergleichbar hohe Temperaturen geeignet sind, setzen hingegen der Verarbeitung Grenzen und werden bevorzugt im Spritzgussverfahren verarbeitet. Die Fertigung von Profilen im Extrusionsverfahren konnte im Rahmen der Evaluierung des Kundenprojektes hingegen nicht als praktikabel eingeschätzt werden.

In mehr als zwei Monaten intensiver Arbeit, unter enger Abstimmung zwischen K-Profile, Rohstofflieferanten und dem Auftraggeber des Entwicklungsprojektes, stand dabei die Verarbeitung eines Hightech-Materials aus einer Kombination von Polyphenylensulfid (PPS) und Glasfaser (GF) im Zentrum. Versuche wurden mit drei verschiedenen Kombinationen aus PPS in unterschiedlicher Qualität und Glasfasergehalt in verschiedenen Mischverhältnissen durchgeführt. Im Ergebnis lag der Fokus auf drei Varianten, die sich als unterschiedlich geeignet für das Projekt erwiesen:

– Material F bestand aus PPS und 15 % GF. Trotz der gewünschten Hitzebeständigkeit erwies sich diese Kombination als ungeeignet, da seine Verarbeitung nicht optimal den technischen Möglichkeiten entsprach.

– Material R nutzt das gleiche Materialverhältnis, arbeitet jedoch mit unterschiedlichen Verarbeitungshilfsmitteln. Im Ergebnis lässt sich das Material wie gewünscht verarbeiten, erweist sich jedoch wegen der Rohstoffauswahl als erheblich kostenintensiver.

– Material D aus PPS und 40 % GF erfüllt ebenfalls die vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich Belastbarkeit und Verarbeitung.

Parallel konnte die Fertigungstechnik von K-Profile so weit optimiert werden, dass es gelungen ist, im Extrusionsverfahren ein sehr dünnwandiges Profil herzustellen.

Die Heat deflection temperature HDT, (Wärmeverformungstemperatur) beträgt dabei bis 270°C ! Die Wärmeformbeständigkeit ist ein Mass für die Temperaturbelastbarkeit von Kunststoffen. Wegen deren viskoelastischen Verhaltens gibt es für Kunststoffe keine exakt definierte obere Einsatztemperatur, stattdessen wird eine Ersatzgröße unter definierter Last bestimmt. Diese Verformungstemperatur wird auch als "Verformungstemperatur unter Last" (DTUL), "" oder "Wärmeverformungstemperatur" (HDT) bezeichnet. Die beiden gebräuchlichsten Belastungen sind 0,46 MPa (66 psi) und 1,8 MPa (264 psi). Die gängige ASTM-Prüfung ist ASTM D 648, die entsprechende ISO-Prüfung ist ISO 75-1,2

„Das neu entwickelte Material bietet beeindruckende Möglichkeiten für den Einsatz von Kunststoffprofilen“, erklärt Reinhard Lechthaler, CEO der K-Profile AG. „Überall dort, wo extreme Temperaturen entstehen, sei es in Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie oder in anderen innovativen Branchen, öffnet es dem Einsatz von Kunststoffprofilen einen sinnvollen Zugang in Entwicklung und Fertigung. Dabei profitieren Kunden vor allen Dingen davon, dass wir, wie bei allen unseren Produkten, in der Lage sind, die höchsten Profileigenschaften auch von Kleinserien ab 500 m bis zu Produktionsmengen von einigen 100‘000 m zu gewährleisten.“