Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM haben gemeinsam das Forschungsprojekt MultiCycCon initiiert. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie wiederholtes Recycling die umgebungsbedingte Spannungsrissbeständigkeit (Environmental Stress Cracking Resistance, ESCR) von Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) beeinflusst – einem Werkstoff, der in Transport- und Gefahrgutbehältern sicherheitskritische Funktionen erfüllt.
PE-HD gilt als einer der meistverarbeiteten Kunststoffe im Blasform- und Spritzgießbereich und findet breite Anwendung in Behältern für chemische Gefahrgüter, Industrieverpackungen und UN-zugelassene Transportgebinde. Die ESCR ist dabei eine zentrale Werkstoffeigenschaft: Sie beschreibt die Beständigkeit gegen Rissbildung unter mechanischer Spannung in Gegenwart von Medien wie Tensiden oder Kohlenwasserstoffen. Wie sich diese Eigenschaft mit steigender Anzahl von Recyclingzyklen verändert, ist bislang unzureichend systematisch untersucht.
Im Rahmen von MultiCycCon werden reale Nutzungs- und Recyclingzyklen im Labor nachgebildet. Das umfasst die mechanische Beanspruchung des Materials im Gebrauch sowie die thermomechanischen Belastungen beim Schmelzeverarbeitungsprozess im Extruder oder in der Spritzgießmaschine. Mit jedem Zyklus können Molekülkettenabbau, Veränderungen der Molekulargewichtsverteilung sowie der Kristallisationsgrad des PE-HD variieren – mit direkten Auswirkungen auf die ESCR.
Ein weiteres Projektziel ist die Entwicklung einer schnellen Prüfmethode für die Eingangskontrolle von PE-HD-Rezyklaten. Bestehende Standardprüfverfahren zur ESCR, etwa nach ISO 4599 oder der FNCT-Test (Full Notch Creep Test), sind zeit- und ressourcenintensiv. Eine beschleunigte Prüfmethode würde es Verarbeitern ermöglichen, die Materialqualität angelieferter Rezyklate zeitnah zu bewerten und gezielt in die Produktion einzusteuern.
Für die Kunststoffverarbeitung hat das Projekt unmittelbare praktische Relevanz: Hersteller von Gefahrgutbehältern unterliegen strengen Anforderungen nach ADR/UN-Zulassungsregeln. Der Einsatz von Rezyklaten ist in diesem Segment regulatorisch und qualitätsseitig anspruchsvoll. Belastbare Daten zur Auswirkung mehrfachen Recyclings sowie ein praxistaugliches Schnellprüfverfahren könnten die Grundlage schaffen, um Rezyklate auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen wirtschaftlich und rechtssicher einzusetzen.
Das Projekt MultiCycCon adressiert damit eine zentrale Herausforderung der Kreislaufwirtschaft im Kunststoffbereich: die Qualitätssicherung von Rezyklaten über mehrere Lebenszyklen hinweg. Ergebnisse sollen Herstellern, Verarbeitern und Recyclerunternehmen gleichermaßen zugutekommen.
