Compatibilization possibilities of PET-PE based multilayer packaging

Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersMehrschichtverpackungen der Lebensmittelindustrie haben eine kurze Lebensdauer und eine geringe Recyclingquote. Der Grund für die geringe Menge an recycelten Mehrschichtfolien ist der, dass die unterschiedlichen Polymere, die in der Verpackung vertreten sind, nur bedingt in einem Polymerblend verträglich sind und eine Trennung in sortenreine Kunststoffe nicht wirtschaftlich ist. Eine Möglichkeit die Recyclingrate von Mehrschichtverpackungen zu erhöhen und somit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft näher zu kommen, stellt das gemeinsame mechanische Recyceln unterschiedlicher Polymere unter Zugabe von Verträglichkeitsvermittlern dar. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen von verschiedenen Verträglichkeitsvermittlern auf die Qualität von Polymermischungen, deren Zusammensetzungen statistisch gesehen dem Aufbau von PET-PE basierten Mehrschichtverpackungen (PET/PE/EVOH/PE) entsprechen, zu untersuchen. Es wurden zwei Polymerblends aus Reinmaterialien, die sich lediglich durch einen höheren PE-LD- bzw. PE-LLD-Massenanteil unterscheiden, als Referenzblends auserkoren und sowohl mit reaktiven als auch nicht-reaktiven Compatibilizern compoundiert. Die Erfolg versprechendsten Compatibilizer wurden auf Post-Consumer-Rezyklat (Wurst- und Käseverpackungen) angewandt. Die Zugabemenge der Verträglichkeitsvermittler betrug 3 bzw. 7 Gewichtsprozent. Die Materialeigenschaften der Polymerblends wurden mechanisch (Zug-, Schlagzugversuch), rheologisch (MFR, Schwingversuch mit oszillierender Rotation), thermisch (DSC) und mikroskopisch (REM) analysiert. Die Messergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass mit Verträglichkeitsvermittlern die mechanischen Eigenschaften von PET-PE basierten Blends, sowohl aus Reinmaterialien als auch Recyclingmaterial, verbessert werden können. Beim Referenzblend mit dem höheren PE-LD-Massenanteil führten die Compatibilizer ReVive 311E (Ampacet), Lucofin 1492M HG (Lucobit) und FG1901 G (Kraton) zur höchsten Steigerung der Schlagzugzähigkeit. Die größte Zunahme der Bruchdehnung bewirkten beim selben Ausgangsmaterial die Verträglichkeitsvermittler Lucofin 1492M HG und FG1901 G. Beim Referenzblend mit dem höheren PE-LLD-Massenanteil sorgten lediglich die Compatibilizer ReVive 311E und Lucofin 1492M HG für eine Verbesserung der Schlagzugzähigkeit. Die Bruchdehnung bei diesem Referenzblend konnte nur mit der Zugabe von FG1901 G und G1643 M (Kraton) verbessert werden. Die Schlagzugzähigkeit des Recyclingmaterials konnte mit einer Zugabemenge von 3 wt% ReVive311E bzw. 7 wt% Lucofin 1492M HG circa verdoppelt werden.Multilayer packaging in the food industry has a short service life and a low recycling rate. The reason for the low amount of recycled multilayer films is that the different polymers represented in the packaging are only compatible to a limited extent in a polymer blend and separation into single-grade plastics is not economical. One way to increase the recycling rate of multilayer packaging and thus come closer to the goal of a circular economy is to mechanically recycle different polymers together with the addition of compatibilizers. The aim of this work was to investigate the effects of different compatibilizers on the quality of polymer blends whose compositions statistically correspond to the structure of PET-PE based multilayer packaging (PET/PE/EVOH/PE). Two polymer blends of virgin materials, differing only in higher PE-LD or PE-LLD mass fraction, were selected as reference blends and compounded with both reactive and non-reactive compatibilizers. The most promising compatibilizers were applied to post-consumer recycled material (sausage and cheese packaging). The amount of addition of the compatibilizers was 3 and 7 wt%, respectively. The material properties of the polymer blends were analyzed mechanically (tensile, impact tensile test), rheologically (MFR, oscillating rotation test), thermally (DSC) and microscopically (SEM). The measurement results of this work show that compatibilizers can be used to improve the mechanical properties of PET-PE based blends, both from virgin and recycled materials. For the reference blend with the higher PE-LD mass fraction, the compatibilizers ReVive 311E (Ampacet), Lucofin 1492M HG (Lucobit) and FG1901 G (Kraton) resulted in the highest increase in impact tensile strength. For the same base material, the compatibilizers Lucofin 1492M HG and FG1901 G produced the greatest increase in elongation at break. For the reference blend with the higher PE-LLD mass fraction, only the compatibilizers ReVive 311E and Lucofin 1492M HG provided an improvement in impact strength. The elongation at break in this reference blend could only be improved with the addition of FG1901 G and G1643 M (Kraton). The impact strength of the recycled material could be approximately doubled with the addition of 3 wt% ReVive311E or 7 wt% Lucofin 1492M HG.9