Optische Einblicke in eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft: Bestimmung der Fehlerdichte (in ppm) von recycelten Folien als standardisiertes Prüfverfahren

Projekttitel: Optische Einblicke in eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft: Bestimmung der Fehlerdichte (in ppm) von recycelten Folien als standardisiertes Prüfverfahren

Ideengeber*in: LOWAPOL GmbH

Potenzielle Projektpartner*innen

• Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e. V.
• DIN Deutsches Institut für Normung e. V.

Abstract

Das Streben nach einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft erfordert innovative Ansätze für das Recycling von Materialien und deren Qualitätsbewertung. Im Rahmen dieses Projektes soll eine standardisierte Prüfmethode zur optischen Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien entwickelt werden. Recycelte Folien spielen eine entscheidende Rolle beim Auf- und Ausbau der Kreislaufwirtschaft, da sie den Bedarf an neuen Materialien verringern und die Abfallmenge minimieren. Die Bewertung der Fehlerdichte in diesen Folien stellt jedoch eine Herausforderung dar, da es derzeit keine standardisierten Verfahren hierzu gibt.

Die zu entwickelnde Methodik umfasst den Einsatz von Lichtmikroskopie und digitaler Bildanalyse zur Quantifizierung der Fehlerdichte (in ppm). Die gesammelten Daten werden analysiert, um Korrelationen zwischen Fehlerdichte und Qualität der recycelten Folien herzustellen. Dieses Projekt hat eine hohe Bedeutung für die Kreislaufwirtschaft, da die Sicherstellung qualitativ hochwertiger Recyclingfolien zum Vertrauen der Verbraucher in diese Technologie beiträgt. Darüber hinaus verbessert dieses Projekt unser Verständnis zur Qualität von recycelten Materialien und bietet einen Weg für die breitere Anwendung optischer und digitaler Technologien in Qualitätskontrollprozessen. Letztlich ist dieses Projekt ein konkreter Schritt in Richtung einer nachhaltigeren und kreislauforientierten Zukunft.

Innovationsgrad

Welche Situation liegt aktuell wie vor?

Die Qualität von Folien, die in verschiedenen Industriezweigen für Verpackungen und andere Anwendungen verwendet werden, wird im Normalfall durch standardisierte Prüfverfahren charakterisiert, um sicherzustellen, dass bestimmte Leistungs- und Qualitätskriterien mit Sicherheit erfüllt werden. Standardisierte Prüfverfahren helfen Herstellern, Lieferanten und Kunden, die Qualität von Folien zu beurteilen, denn sie bieten eine objektive, systematische und zuverlässige Möglichkeit zur Bewertung der Qualität und Leistung von recycelten Folien. Auf Basis genormter Test kann somit sichergestellt werden, dass Folienprodukte den Kundenanforderungen entsprechen, um letztlich deren Eignung für eine bestimmte Anwendung zu gewährleisten.

Fehler in recycelten Folien können zu einer Reihe von Problemen führen, die die Qualität und Eignung für verschiedene Anwendungen beeinträchtigen und damit den erzielbaren Preis reduzieren. Dabei können recycelte Folien verschiedene Formen von Fehlern aufweisen, z. B. Blasen, Gelpartikel, Einschlüsse von organischen oder anorganischen Verschmutzungen oder andere Unregelmäßigkeiten. Die Fehlerdichte bezeichnet die nach der Produktion rechnerisch ermittelte Anzahl von Fehlern einer jeweiligen Größenklasse, die auch kumuliert angegeben werden kann. Die Fehlerdichte in Folien hat erhebliche Auswirkungen auf deren Qualität, da sie sich direkt auf die Leistung, das Aussehen und die Funktionalität der Folie auswirkt.

Nachfolgend sind die wichtigsten Einflussfaktoren der Fehlerdichte auf die Eigenschaften von Folien dargestellt:

• Mechanische Festigkeit und Haltbarkeit
  Folien mit einer hohen Fehlerdichte sind anfälliger für mechanisches Versagen. Die Fehler können als Spannungskonzentrationspunkte wirken und die Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und allgemeine Haltbarkeit der Folie verringern. Dies kann zu einem vorzeitigen Versagen führen und die Folie für Anwendungen ungeeignet machen, bei denen es auf Festigkeit und Langlebigkeit ankommt.

• Barriereeigenschaften
  Folien dienen oft als Barriere, um Produkte vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Sauerstoff und Licht zu schützen. Selbst kleine Fehler können diese Barriereeigenschaften beeinträchtigen und Wege für das Eindringen von Feuchtigkeit oder Sauerstoff schaffen, was zu einer verkürzten Produkthaltbarkeit führen kann.

• Erscheinungsbild und Ästhetik
  Fehlstellen in Folien sind leicht sichtbar und können das Aussehen und die Ästhetik der Folie beeinträchtigen. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen es auf die Optik ankommt, wie z. B. bei Verpackungen für Konsumgüter oder Displays. Folien mit einer hohen Fehlerdichte können unattraktiv und unprofessionell aussehen, was die Marktfähigkeit eines Produkts beeinträchtigen kann.

• Kundenzufriedenheit
  Letztlich kann eine hohe Fehlerdichte auch zur Unzufriedenheit der Kunden führen. Ganz gleich, ob es sich um einen Verbraucher handelt, der ein optisch ansprechendes Produkt erwartet, oder um einen Industriekunden, der sich auf eine gleichbleibende Folienqualität verlässt.

Um die Qualität und Zuverlässigkeit von recycelten Folien für die vorgesehenen Anwendungen zu gewährleisten, sollten die Hersteller die Fehlerdichte aktiv überwachen und kontrollieren.
Ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien gibt es derzeit jedoch nicht.

Welche Bedarfe und Lösungen (aktueller Stand der Wissenschaft und Technik) liegen bei welchen Marktteilnehmern*innen vor?

Das Recycling von Post-Consumer- und Post-Industrial-Kunststoffen mit dem Ziel der Herstellung von Blas- und Cast-Folien ist von wachsender Bedeutung für die kunststoffverarbeitende Industrie, da die stetige Zunahme von Kunststoffabfällen in erheblichem Maße zur Umweltbelastung beitragen. Sowohl Blas- als auch Cast-Folien werden in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt; darunter Verpackungen, landwirtschaftliche Folien und industrielle Anwendungen, wie z. B. Schutzfolien für die Automobilindustrie.

Der Recyclingprozess von Blas- und Cast-Folien umfasst in der Regel mehrere Schritte, um Folienabfälle nach deren Nutzung in wiederverwendbare Materialien umzuwandeln.

Ein typischer Recyclingprozess ist wie folgt gegliedert:

1. Sammlung und Sortierung:
   Folienabfälle werden aus verschiedenen Quellen gesammelt, darunter Haushalte (Organisation der Sammlung und Sortierung in der Regel über die dualen Systeme), Unternehmen und Industrie. Die gesammelten Abfälle werden sortiert und die verschiedenen Kunststoffarten voneinander getrennt, um damit die für die Herstellung von Folien geeigneten Materialien, wie LDPE (Low-Density Polyethylen), HDPE (High-Density Polyethylen), LLDPE (Linear Low-Density Polyethylen) zu gewinnen.
2. Reinigen und Waschen:
   Die sortierten Folien werden gründlich gereinigt, um Verunreinigungen wie Schmutz, Etiketten (Zellulose- und Faserreste), Klebstoffe und Rückstände zu entfernen. Das Waschen kann eine Reihe von mechanischen und chemischen Prozessen umfassen, um sicherzustellen, dass die Filme frei von Verunreinigungen sind.
   
3. Zerkleinerung und Größenreduzierung:
   Das gereinigte Folienmaterial wird anschließend mechanisch zerkleinert oder granuliert, um die Weiterverarbeitung zu erleichtern.
   
4. Extrusion und Granulierung:
   Die zerkleinerte Folie wird geschmolzen und in einem Extrusionsverfahren zu Granulaten extrudiert. In dieser Phase werden verbleibende Verunreinigungen mittels Schmelzefiltration herausgefiltert. Das entstandene Granulat kann als Rohstoff für die Herstellung neuer Blas- oder Cast-Folien verwendet werden.
5. Folienherstellung:
   Um die gewünschten Folieneigenschaften zu erzielen, kann das recycelte Granulat mit Neuware gemischt werden. Zusätzlich werden Additive (wie Prozesshilfen oder Stabilisatoren) hinzudosiert, um die Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften der recycelten Folie zu verbessern. Die Herstellung der Blas- und Cast-Folien erfolgt dann auf den herkömmlichen Produktionsanlagen.
6. Qualitätskontrolle:
   Auf Basis der oben erwähnten standardisierten Prüfverfahren werden Qualitätskontrollen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die recycelten Folien die erforderlichen Spezifikationen für mechanische Eigenschaften, Dicke und andere Qualitätsparameter erfüllen.

Insgesamt ist das Recycling von Kunststoffen zur Herstellung von Blas- und Cast-Folien ein sich entwickelnder Bereich, in dem Nachhaltigkeit, technologischer Fortschritt und die Einhaltung von Vorschriften immer wichtiger werden. Die Marktteilnehmer gehen dabei aktiv auf aktuelle Bedürfnisse ein und suchen stets nach innovativen Lösungen, um die Nachhaltigkeit der Kunststofffolienindustrie zu verbessern.

Da dieses Vorhaben dem Bereich Qualitätskontrolle zuzuordnen ist und auf die Entwicklung eines standardisierten Verfahrens zur optischen Bewertung der Fehlerdichte von recycelten Folien abzielt, werden im Folgenden die häufigsten Verfahren / technische Lösungen zur Erkennung von Oberflächenfehlern in Blas- und Cast-Folien dargestellt:

• Visuelle Inspektion:
  Die Sichtprüfung durch geschultes oder erfahrendes Personal ist eine häufig angewandte Methode in der Industrie zur Erkennung von Oberflächenfehlern wie Kratzern, Blasen, Gelpartikel oder Verunreinigungen. Diese Methode ist jedoch subjektiv, was bei objektiv gleicher Folienqualität zu unterschiedlichen Bewertungsergebnissen führen kann. Darüber hinaus ist eine Ableitung der Fehlerdichte mit dieser Methode kaum möglich.

• Nutzung von Bildverarbeitungssystemen:
  Automatisierte Bildverarbeitungssysteme verwenden Kameras und Bildanalysesoftware, um die Oberfläche von Filmen zu prüfen. Diese Systeme können Defekte erkennen, Abmessungen erfassen und Anomalien anhand von vordefinierten Kriterien identifizieren. Üblicherweise werden von den Marktteilnehmern die Hardwareeinstellungen und die Kriterien in der Software zur Erkennung von Fehlern individuell festgelegt, was ebenfalls dazu führt, dass die Qualität der Folien zum Teil sehr unterschiedlich bewertet wird.

Weitere, weit weniger häufig, angewandte Verfahren zur Erkennung spezifischer Fehler in Folien, wie Blasen, Delaminationen, topografische Abweichungen sind Infrarot-Thermografie, Ultraschallprüfung, Wirbelstromprüfung, Eindringprüfung mit fluoreszierendem Farbstoff, Laser-Scanning und Akustische Emissionsprüfung.

Insbesondere die Methoden Sichtprüfung und die maschinelle Bildverarbeitung, sind weit verbreitet, haben aber keine spezifischen branchenweiten Normen. Daraus lassen sich folgende Bedarfe für die Branche ableiten:

• Standardisierung:
  Die Industrie benötigt standardisierte Methoden und Kriterien für die optische Fehlererkennung und –klassifizierung von recycelten Folien, um eine einheitliche Qualitätsbewertung zu gewährleisten und die Einhaltung von nationalen und internationalen Qualitätsstandards und Vorschriften zu erleichtern.

• Automatisierung:
  Es besteht ein wachsender Bedarf an automatisierten Fehlererkennungssystemen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten können, wodurch die Abhängigkeit von manuellen Kontrollen verringert und die Produktionseffizienz erhöht wird.

• Fortschrittliche Bildgebungs- und Sensortechnologien:
  Die Entwicklung fortschrittlicher Bildgebungsverfahren kann die Möglichkeiten der Fehlererkennung verbessern, insbesondere bei wechselnden Umgebungsverhältnissen und hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten.

• Datenanalyse auf Basis KI:
  Eine Analyse der gemessenen Daten in Kombination mit künstlicher Intelligenz (KI) zur Fehlererkennung kann die Genauigkeit und Effizienz verbessern und ermöglicht eine vorausschauende Wartung und kontinuierliche Prozessverbesserung.

• Interoperabilität:
  Bei der Entwicklung von Systemen und Software für die Fehlererkennung sollte auf Interoperabilität geachtet werden, um den Datenaustausch mit anderen Qualitätskontroll- und Fertigungssystemen zu erleichtern.

Diesen Bedarfen nachzukommen wird zu einer verbesserten Qualitätskontrolle in der Recyclingindustrie beitragen, wodurch Fehler reduziert, Abfälle minimiert und die Produktion hochwertiger Folien sichergestellt wird.

Weshalb sind diese vorhandenen Lösungen nicht hinreichend genug?

Automatisierte Bildverarbeitungssysteme bieten zahlreiche Vorteile bei der Fehlererkennung von recycelten Folien. Dennoch bringen sie, wie oben bereits erwähnt, auch einige Nachteile und Herausforderungen mit sich. So erfordert die Einrichtung und Wartung automatischer Bildverarbeitungssysteme spezielle Fachkenntnisse. Überdies müssen diese Systeme häufig kalibriert werden, um eine genaue Fehlererkennung zu gewährleisten. Verschmutzungen oder Änderungen der Umgebungsbedingungen, der Beleuchtung oder der Systemkomponenten können die Kalibrierung beeinträchtigen und zu falschen Ergebnissen führen. Darüber hinaus weisen recycelte Folien häufig Schwankungen in der Oberflächenstruktur, Farbe und Transparenz auf. Automatisierte Messsysteme müssen in der Lage sein, sich auf Schwankungen dieser Art einzustellen. Auch bestimmte Fehler, insbesondere solche mit geringem Kontrast oder geringer Größe, stellen eine Herausforderung für automatisierte Bildverarbeitungssysteme dar. Letztlich erzeugen Bildverarbeitungssysteme auch große Datenmengen, die für die Qualitätskontrolle verwaltet und gespeichert werden müssen. Die effiziente Handhabung und Verarbeitung dieser Daten kann ebenfalls eine Herausforderung für die Unternehmen darstellen.

Was ist der Fortschritt Ihrer Idee gegenüber dem Stand von Wissenschaft und Technik?

Die Entwicklung eines standardisierten Prüfverfahrens zur optischen Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik dar. Standardisierte Prüfverfahren bieten grundsätzlich einen einheitlichen und reproduzierbaren Rahmen für Messungen. Diese Einheitlichkeit ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Messungen in verschiedenen Laboren und Produktionsstätten zuverlässig und vergleichbar sind. Darüber hinaus bieten standardisierte Prüfverfahren klare Richtlinien für die Erstellung von Qualitätssicherungsprotokollen bei der Folienherstellung. Wenn ein standardisiertes Prüfverfahren entwickelt und weithin angenommen wird, wird es zu einem Branchenmaßstab (vgl. DIN EN ISO 527, Bestimmung der Zugeigenschaften). Produzierende Unternehmen, Labore und Qualitätssicherungsexperten können sich auf die mit diesen Methoden erzielten Ergebnisse verlassen, was das Vertrauen in die Qualität der recycelten Folien erhöht.

Eine Realisierung der hier beantragten Idee ermöglicht den Vergleich von Fehlerdichtedaten über verschiedene Folienchargen, Lieferanten und Zeiträume hinweg. Dadurch können die produzierenden Unternehmen Trends erkennen und datengestützte Entscheidungen zur Prozessoptimierung treffen. So etwas gibt es in der Recyclingindustrie bisher überhaupt nicht. Darüber hinaus können die Unternehmen auf Basis dieser Methode Qualitätsziele festlegen und auf eine kontinuierliche Verbesserung hinarbeiten. Dies kann dazu führen, dass qualitativ hochwertigere Recyclingfolien mit weniger Fehlern produziert werden und dadurch schließlich auch neue Anwendungsfelder erschlossen werden können.

Welche themenverwandten Standards, technische Regeln, Normenausschüsse, Gremien, Foren und Konsortien sind Ihnen bekannt bzw. existieren bereits?

Derzeit gibt es mehrere standardisierte Prüfverfahren und -techniken für die optische Bewertung von Folien. Diese Methoden dienen der Bewertung verschiedener optischer Eigenschaften wie Transparenz, Trübung, Glanz und Farbe.

Standardisierte Prüfverfahren, die derzeit für die Bewertung von Folien verwendet werden:

• ASTM D 1003:2021
  Prüfung der Trübung und Lichtdurchlässigkeit von transparenten Kunststoffen
• ASTM D 2457:2021
  Prüfung des Spiegelglanzes von Kunststofffolien
• DIN EN 13592:2017-05
  Kunststoffsäcke für die Abfallsammlung aus Haushalten - Typen, Anforderungen und Prüfverfahren
• DIN EN 13430:2004-10
  Verpackung - Anforderungen an Verpackungen für die stoffliche Verwertung
• DIN CEN/TS 17627:2021-07
  Kunststoffe - Rezyklate - Bestimmung des Gehaltes an Feststoffverunreinigungen

Darüber hinaus werden die Eigenschaften von bestimmten Polymer-Rezyklaten in den folgenden Normen charakterisiert:

• DIN EN 15342:2008-02
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polystyrol (PS)-Rezyklaten
• DIN EN 15344: 2021-07
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polyethylen(PE)-Rezyklaten
• DIN EN 15345 :2008-02
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polypropylen (PP)-Rezyklaten
• DIN EN 15346: 2022-06 - Entwurf
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polyvinylchlorid (PVC)-Rezyklaten
• DIN EN 15348: 2022-04 - Entwurf
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polyethylenterephthalat (PET)-Rezyklaten
• DIN EN 15347: 2022-04 - Entwurf
  Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von sortierten Kunststoffabfällen

Auch in der DIN SPEC 91446 (Classification of recycled plastics based on Data Quality Levels for use and (digital) trading) wird eine Standardisierung der Kunststoff-Rezyklateigenschaften beschrieben, auf deren Basis allgemeine Materialeigenschaften, wie Dichte, Schüttdichte, Aschegehalt usw. aber auch rheologische, mechanische und thermische Materialeigenschaften charakterisiert werden sollen, um die Qualität der Kunststoff-Rezyklate zu kennzeichnen.

Beschreibung der Vorarbeiten: Welche Vorarbeiten sind vor einer möglichen Standardisierung Ihrer Idee noch zu leisten und mit welchem zeitlichen Faktor rechnen Sie hierbei?

Es wurden bereits umfangreiche Vorarbeiten für das geplante Projekt geleistet. Diese Vorarbeiten tragen entscheidend dazu bei, den Zeitplan des Projekts zu beschleunigen. So wurden bereits Voruntersuchungen zur Identifizierung von Fehlern in recycelten Folien durchgeführt. Die damit gewonnenen Grundlagenkenntnisse sind von entscheidender Bedeutung die Arten, Merkmale und Häufigkeit von Fehlern in diesen Folien zu verstehen. Darüber hinaus gab es Untersuchungen zur Bestimmung von Messgrenzen (insbesondere der Mindestfehlergröße), die das optische System zuverlässig erkennen kann. Auch der Einfluss äußerer Faktoren, wie z. B. der Lichtverhältnisse, wurde im Rahmen der Vorarbeiten untersucht und Maßnahmen abgeleitet, um deren Auswirkungen auf die Erkennung von Fehlern zu reduzieren.

Die Vorarbeiten haben die Unsicherheit in verschiedenen Aspekten des Projekts erheblich verringert und dazu beigetragen ein klareres Verständnis der Fehler in Folien, der Messgrenzen und des Einflusses externer Faktoren auf die Messergebnisse zu entwickeln. Dank dieser umfangreichen Vorarbeiten kann davon ausgegangen werden, dass es nur noch wenige Monate dauert, bis die Projektergebnisse in eine Standardisierung überführt werden können.

Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Ihrer Idee und dem DIN-Connect Themenschwerpunkt?

Die Projektidee, eine standardisierte Prüfmethode zur optischen Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien zu entwickeln, fügt sich hervorragend in den grünen Themenschwerpunkt von DIN Connect ein und zeichnet sich klar durch eine sehr hohe Relevanz für die Wirtschaft und Gesellschaft aus. Das Innovationsförderprogramm DIN-Connect erkennt damit die entscheidende Rolle von recycelten Materialien bei der Förderung der Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz. Das geplante Vorhaben trägt direkt zum Wachstum der Kreislaufwirtschaft und zur Steigerung der Ressourceneffizienz bei. Es ermöglicht eine bessere Qualitätskontrolle von recycelten Folienmaterialien, die für die Schließung des Stoffkreislaufs durch die Reduzierung des Bedarfs an neuen Rohstoffen unerlässlich sind. Das geplante Projekt adressiert auch die grünen Themen Abfallvermeidung und Nachhaltigkeit, die sich ebenfalls dem grünen Themenschwerpunkt von DIN Connect zuordnen lassen. So lässt sich auf Basis der im Projekt zu entwickelnden standardisierten Prüfmethode die Qualität von recycelten Folien verbessern, wodurch der Abfall im Recyclingprozess reduziert und die Umweltbelastung minimiert wird. Zur Nachhaltigkeit trägt dieses Projekt bei, indem es die Verwendung von recycelten Materialien in verschiedenen Branchen fördert und damit dem übergeordneten Ziel der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks Rechnung trägt.

DIN Connect unterstreicht darüber hinaus die Notwendigkeit standardisierter Ansätze bei der Bewältigung grüner Herausforderungen. Die Entwicklung einer standardisierten Prüfmethode gewährleistet Konsistenz und Zuverlässigkeit bei der Bewertung der Qualität von Recyclingfolien und erleichtert so die Entscheidungsfindung aber auch die Einhaltung von Vorschriften.

Die Projektidee spricht außerdem wirtschaftliche und auch soziale Aspekte an, indem sie dazu beiträgt, dass Wachstum der Recyclingindustrie zu fördern. Das trägt nachhaltig zum Aufbau und zur Sicherung von Arbeitsplätzen bei. Damit hat das geplante Vorhaben eine sehr hohe Relevanz für die Wirtschaft und Gesellschaft.

Nutzen und Ziele

Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Idee?

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer robusten und zuverlässigen Prüfmethode zur Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien mittels optischer Analysetechniken. Dabei soll ein hohes Maß an Genauigkeit und Präzision erreicht werden, um Fehler und Fehlervarianz der Messung zu minimieren. Ziel ist es die Prüfmethode so zu konzipieren, dass sie für eine Vielzahl von Recyclingfolien, die sich in der Materialzusammensetzung und Oberflächenbeschaffenheit unterscheiden geeignet ist.

Ein weiteres Ziel ist die Erarbeitung eines standardisierten Prüfprotokolls, das von der Branche, Prüflaboren und regulierenden Behörden übernommen werden kann, um eine einheitliche Messung der Fehlerdichte zu gewährleisten. Ein Nebenziel hierbei ist die Entwicklung einer Richtlinie zur Identifizierung, Klassifizierung und Quantifizierung von Fehlern.

Es ist beabsichtigt die Qualitätskontrolle bei der Herstellung von recycelten Folien voranzutreiben und auf ein neues Niveau zu heben, indem eine standardisierte, genaue und praktische Methode für eine branchenweite Anwendung bereitgestellt wird, die letztendlich die Qualität und Zuverlässigkeit der recycelten Produkte verbessert.

Welchen Nutzen generiert Ihre Innovation für welche Zielgruppen?

Die in diesem Projekt zu entwickelnde Prüfmethode verbessert die Fähigkeit der kunststoffverarbeitenden Industrie, die Qualität von Recyclingfolien einheitlich und genau zu beurteilen. Der damit generierte Nutzen kommt einer Reihe von Zielgruppen zugute.

Zum einen hat die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee einen hohen Nutzen für Recyclingunternehmen, die Recyclingfolien verarbeiten und herstellen, da die Verbesserung der Qualität und Konsistenz ihrer Produkte, zu einer höheren Marktakzeptanz führt. Auch für Unternehmen, die Recyclingfolien als Eingangsmaterialien für die Weiterverarbeitung verwenden, hat diese Innovation einen hohen Nutzen. Diese Unternehmen profitieren von einer zuverlässigeren und gleichmäßigeren Versorgung mit hochwertigen Materialien für ihre Produktionsprozesse. Ergänzend dazu hat das Vorhaben auch für die Endkunden in den Sektoren wie Verpackung, Automobil, Bau, Landwirtschaft und Konsumgüter einen hohen Nutzen, da höherwertige recycelte Folien, zu einer verbesserten Produktleistung und -haltbarkeit führen.

Darüber hinaus erhalten Entscheidungsträger und Verantwortliche für das Qualitätsmanagement, die in der Recyclingindustrie arbeiten, Zugang zu einer standardisierten Prüfmethode für die Fehlererkennung, was ihre Aufgaben vereinfacht, die Zuverlässigkeit ihrer Bewertungen gewährleistet und eine Basis für notwendige Anpassungen der Produktionsprozesse liefert. Auch unabhängige Prüflabore und externe Auditoren, die für die Überwachung von Qualitätsstandards und Umweltvorschriften zuständig sind, profitieren von einer standardisierten Prüfmethode, die die Einhaltung branchenspezifischer Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen gewährleistet.

Schließlich hat eine Umsetzung des Vorhabens auch für die Forschung und Wissenschaft in den Bereichen Materialwissenschaft, Recyclingtechnologie und Qualitätskontrolle einen hohen Nutzen, da die standardisierte Prüfmethode eine Grundlage für weitere Forschungen und Innovationen in diesen Bereichen darstellt.

Die Entwicklung und Einführung einer standardisierten Prüfmethode für die Bestimmung der Fehlerdichte in Recyclingfolien kommt einem breiten Spektrum von Interessengruppen zugute. Die Vorteile, die diese Prüfmethode mit sich bringt, wirken sich sowohl auf die wirtschaftlichen als auch auf die ökologischen Aspekte der Produktion von Recyclingfolien ausgesprochen positiv aus.

Wer profitiert von Ihrer Idee und dem daraus entwickeltem Standard?

Die Projektidee, eine standardisierte Prüfmethode zur optischen Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien zu entwickeln, kommt mehreren Interessengruppen zugute, und der daraus resultierende Standard bietet Vorteile für einen breiteren Teilnehmerkreis.

Recyclingunternehmen profitieren von einer verbesserten Qualitätskontrolle der recycelten Folien. Sie können dadurch hochwertigere Produkte aus Recyclingfolien herstellen, die stärker nachgefragt werden. Dies führt zu Umsatzsteigerungen und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit. In gleicher Weise gilt dies auch für die Unternehmen, die die Recyclingfolien als Eingangsmaterialien für die Weiterverarbeitung verwenden. So können diese Unternehmen ebenfalls Produkte höherer Qualität herstellen und damit im Idealfall auch neue Anwendungsfelder erschließen und damit den Kundenkreis vergrößern. Auch unabhängige Prüflabore, die auf Materialanalyse und Qualitätskontrolle spezialisiert sind, können auf der Grundlage der genormten Methode Prüfungen zur Bestimmung der Fehlerdichte recycelten Folien anbieten und damit ihr Dienstleistungsangebot erweitern.

Schließlich profitiert die LOWAPOL GmbH, als das beantragende Start-Up, nach erfolgreichem Projektabschluss auf vielfältige Weise von der neuen standardisierten Prüfmethode. So können wir unserer Reputation erheblich verbessern und uns als ein führendes Unternehmen und Experte auf dem Gebiet der Recyclingfolien und deren Qualitätskontrolle positionieren. Dies kann Partnerschaften und Kooperationen mit anderen Branchenakteuren anziehen. Auch das Anbieten von Prüfdienstleistungen auf der Grundlage einer etablierten Norm kann für die LOWAPOL GmbH zu einer profitablen Einnahmequelle werden. Darüber hinaus kann die LOWAPOL GmbH Beratungs- und Schulungsdienstleistungen für die Unternehmen anbieten, die den anerkannten Standard in ihre Qualitätskontrollverfahren einführen wollen.

Die Beteiligung an der Entwicklung und Verabschiedung eines Standards beinhaltet häufig die Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Unternehmen und Verbänden. Dies bietet wertvolle Vernetzungsmöglichkeiten für die LOWAPOL GmbH. Schließlich kann die LOWAPOL GmbH den Standard auch als Marketinginstrument nutzen, um sein Engagement für Qualität und Nachhaltigkeit zu demonstrieren.

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

Die kommerzielle Verwertung der Ergebnisse nach Projektabschluss, beinhaltet die Überführung der Projektergebnisse in eine realisierbare Vermarktungsstrategie. So ist geplant auf der Grundlage der standardisierten Prüfmethode Prüfdienstleistungen für die Branchen, die recycelte Folien herstellen, weiterverarbeiten oder verwenden, wie z. B. Unternehmen aus der Verpackungs-, Automobil-, Bau- oder Konsumgüterindustrie, anzubieten und damit eine profitable Einnahmequelle zu generieren. Darüber hinaus ist geplant Beratungs- und Schulungsdienstleistungen für die Unternehmen anzubieten, die den anerkannten Standard in ihre Qualitätskontrollverfahren einführen oder ihre Qualitätskontrollprozesse für recycelte Folien optimieren wollen. In diesem Zusammenhang ist geplant, durch schnelle Antwortzeiten die Kunden bei der Implementierung der Testmethode professionell zu unterstützen und durch das Sammeln von Feedback von Kunden und Anwendern, Möglichkeiten für Verbesserungen und Innovationen zu identifizieren.

Durch die Kooperation mit anderen Unternehmen, Forschungseinrichtungen oder Industrieverbänden soll die im Rahmen dieses Projektes entwickelte standardisierte Prüfmethode als starke Marke etabliert werden und über verschiedene Kanäle an potenzielle Kunden national und später auch international vermarktet werden.

Ein tiefes Verständnis des Zielmarktes und das Engagement, den Kunden durch diese Prüfmethode einen echten Mehrwert zu bieten, sind sehr gute Voraussetzungen für die LOWAPOL GmbH die Projektergebnisse erfolgreich zu verwerten.

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

Das hier beantragte Vorhaben ist aus mehreren Gründen von großer europäischer und internationaler Bedeutung. Europa legt großen Wert auf den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft, um Abfall zu reduzieren und Nachhaltigkeit zu fördern. So haben sich beispielsweise innerhalb der europäischen Circular Plastics Alliance mehr als 330 Organisationen aus Industrie, Wissenschaft und Behörden dem Ziel verpflichtet „Maßnahmen ergreifen, um den EU-Markt für recycelte Kunststoffe bis 2025 auf 10 Millionen Tonnen zu steigern“. Ein standardisiertes Prüfverfahren für die optische Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien trägt zu diesen Zielen bei, indem es die Qualitätskontrolle von Recyclingmaterialien verbessert und sie für den Einsatz in verschiedenen Branchen attraktiver macht. Dies kann einen Kaskadeneffekt auf die Abfallreduzierung und die Ressourceneffizienz haben und zum Ausbau umfassender europäischer Kreislaufwirtschaftsinitiativen beitragen. Dies steht auch im Einklang mit den internationalen Umweltvereinbarungen und Zielen in Bezug auf die Reduzierung von Treibhausgasemissionen, Ressourcenverbrauch und Umweltverschmutzung. Darüber hinaus kann ein in Deutschland entwickelter Standard als Modell für europäische und internationale Normungsorganisationen dienen, was zur Annahme einheitlicher Prüfmethoden für Recyclingmaterialien weltweit führt. Deutschland kann sich auf diese Weise als Technologieführer im Bereich Recycling und Qualitätskontrolle positionieren. Dieser Führungsstatus kann internationale Aufmerksamkeit und Partnerschaften anziehen und die globale Bedeutung des Projekts weiter erhöhen.

Ein wichtiger Sekundäreffekt ist, dass Standardisierte Prüfverfahren die Qualität und Zuverlässigkeit von Recyclingmaterialien verbessern. Dies kann den Marktzugang für europäische und deutsche Unternehmen im internationalen Handel vereinfachen. Länder und Regionen mit strengen Qualitätsanforderungen können Materialien bevorzugen, die nach anerkannten Standards geprüft wurden, was deutschen Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschafft.

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Die Entwicklung einer standardisierten Prüfmethode zur optischen Bestimmung der Fehlerdichte in recycelten Folien hat eine hohe Markt- und gesellschaftliche Relevanz. Die Marktrelevanz liegt in der Möglichkeit, die Qualität und Zuverlässigkeit von Rezyklaten zu sichern. Da die Industrie in Deutschland zunehmend recycelte Folien in verschiedenen Anwendungen einsetzt, ist die Verfügbarkeit einer standardisierten Prüfmethode von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglicht es Unternehmen, recycelte Materialien vertrauensvoll in ihre Produkte einzubauen und trägt so zu Kosteneinsparungen und Nachhaltigkeit bei. Darüber hinaus erhalten Unternehmen, die Produkte aus hochwertigen recycelten Materialien anbieten können, einen Wettbewerbsvorteil. Eine standardisierte Prüfmethode zur Qualitätssicherung ermöglicht es diesen Unternehmen, die Marktnachfrage nach nachhaltigen und umweltfreundlichen Produkten zu befriedigen, insbesondere in Branchen wie der Verpackungs-, Automobil-, Bau- und Konsumgüterindustrie. Schließlich werden Unternehmen, die verantwortungsvoll und umweltbewusst handeln, von den Verbrauchern zunehmend geschätzt, was die Marktrelevanz der standardisierten Prüfmethode weiter erhöht.

Die gesellschaftliche Relevanz des Projekts ist eng mit seinen Umweltauswirkungen verbunden. Durch die Verbesserung der Qualität der recycelten Materialien trägt das Projekt dazu bei, den ökologischen Fußabdruck der Industrien, die auf diese Materialien angewiesen sind, zu verringern. Dies trägt zu sauberer Luft, sauberem Wasser und sauberem Boden bei, was zu einer gesünderen Umwelt für die Bevölkerung führt. Ein weiterer wichtiger gesellschaftlicher Effekt ist, dass eine stabile und wachsende Recyclingindustrie Arbeitsplätze in Deutschland schafft. Die gesellschaftliche Bedeutung liegt in den Beschäftigungsmöglichkeiten und dem Wachstum eines Sektors, der die Kreislaufwirtschaft unterstützt und zur wirtschaftlichen Stabilität beiträgt. Darüber hinaus kann das Projekt die Aufklärung und das Bewusstsein für das Recycling und die Bedeutung der Qualitätskontrolle fördern. Es kann als Modell für bewährte Praktiken dienen und Unternehmen und Organisationen dazu inspirieren, sich an Recyclinginitiativen zu beteiligen.

Kompetenzen und Ressourcen

Die LOWAPOL GmbH wurde im Oktober 2022 von drei Ingenieuren gegründet, die bereits mehr als 20 Jahre erfolgreich in der Kunststoffbranche agieren und dabei Ihr Wissen um die Kunststoffe und deren Eigenschaften in die Branche tragen. Ihre Erfahrungen basieren auf einer Vielzahl erfolgreich abgeschlossener drittmittelgeförderter Forschungsprojekte und produktive Industriepartnerschaften. Im Detail vereinen die drei Gründer tiefgreifendes Know-how in den Bereichen der Materialentwicklung, der Material- und Bauteilprüfung (thermische, mechanische, optische und rheologische Prüfverfahren), des Projektmanagements sowie der Entwicklung von maßgeschneiderten Analysemethoden. Damit zeichnet sich die LOWAPOL GmbH durch eine breite Palette von Kompetenzen aus, die es in hervorragender Weise für die erfolgreiche Bearbeitung dieses Projektes qualifizieren.

Die primäre Ausrichtung der LOWAPOL GmbH auf Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft spiegelt die thematische Affinität zum beantragten Projekt wider. Speziell im Bereich der Kreislaufwirtschaft haben sich in den letzten 5-8 Jahren unzählige Fragestellungen ergeben, die erfolgreich bearbeitet wurden. Dies mündete in einem gut etablierten Netzwerk mit der Recyclingbranche, welches die LOWAPOL GmbH in die Lage versetzt, effektiv mit den relevanten Interessengruppen zusammenzuarbeiten.

Weiterhin sind sowohl zeitliche als auch technologische Ressourcen in hinreichendem Maße vorhanden, um die erfolgreiche Umsetzung des Projekts zu gewährleisten. In Verbindung mit den Ressourcen des Projektpartners besitzt die LOWAPOL GmbH alle notwendigen Voraussetzungen, um diese anspruchsvolle Aufgabe wissenschaftlich fundiert und erfolgreich zu realisieren.

Als Partner zur Abwicklung des beantragten Projektes wird das Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e. V. (IPT) herangezogen. Die 1995 gegründete Forschungseinrichtung ist ein An-Institut der Hochschule Wismar und versteht sich als Transferleister für die Forschung und als Entwicklungspartner für die kunststoffverarbeitende Industrie. Seit seinem Bestehen legt das IPT den Fokus seines Handelns auf die anwendungsorientierte Problemlösung in Kooperation mit der Wirtschaft, die ständig auf der Suche nach neuen Produkten oder Lösungen ist. 

Forschungsschwerpunkte und experimentelle Entwicklungen des IPT sind:

• Produktentwicklung „Von der Idee bis zum Serienprodukt“ für die Kunststoffindustrie, Medizintechnik, Automobilindustrie, Elektro- und Hausgeräteindustrie sowie den Schiffbau
• Verfahrensentwicklung (Press- und Sinterverfahren, Spritzguss, Extrusion/ Compoundierung, Rotationsguss, Kleinteilespritzguss)
• Materialentwicklung für Masterbatches, Polymer-Blends, Metallpulvergefüllte Thermoplaste, Holz-Kunststoff-Gemische, Pulver für Rotationsguss, Faserverbundwerkstoffe
• Einsatz Additiver Fertigungsverfahren (3D-Druck, Vakuumguss, Stereolithographie) im Rahmen von Produkt- und Verfahrensentwicklungen sowie der Digitalisierungsinitiative Mittelstand 4.0 (Kompetenzzentrum Rostock)
• Bauteil- und Materialprüfung

Das IPT hat seinen Sitz im Technologie- und Forschungszentrum Wismar. Es verfügt über eine umfassende gerätetechnische Ausstattung und qualifiziert des damit als Partner für das geplante Vorhaben.

Standardisierungsscope/Anwendungsbereich

Das geplante Projekt dient der Standardisierung, indem es ein einheitliches und weithin akzeptiertes Verfahren zur Bewertung der Fehlerdichte in Recyclingfolien etablieren soll. Damit wird sichergestellt, dass die Beteiligten der Branche die Qualität von Recyclingfolien einheitlich bewerten und vergleichen können, was die Transparenz und die Qualitätskontrolle im Recyclingprozess fördert.

Anwendungsbereich des geplanten Standards:

• Der geplante Standard definiert Anforderungen für die optische Bestimmung der Fehlerdichte von Recyclingfolien.
  Er spezifiziert die Methodik, die Ausrüstung und die Akzeptanzkriterien für die Bewertung der Fehlerdichte in Recyclingfolien und richtet sich an Unternehmen der Recyclingindustrie, der kunststoffverarbeitenden Industrie, an unabhängige Prüflabore und externe Auditoren und an Institutionen aus dem Bereich Forschung und Entwicklung.

Zum heutigen Zeitpunkt lassen sich die Anforderungen, die durch den geplanten Standard definiert werden, wie folgt darstellen:

• Methodik
  Der Standard spezifiziert das Verfahren zur Durchführung von optischen Messungen zur Bewertung der Fehlerdichte an recycelten Folien, einschließlich Probenvorbereitung, Testbedingungen und Datenanalyse.

• Ausrüstungsspezifikationen
  Der Standard enthält Richtlinien für die Auswahl und Kalibrierung optischer Prüfgeräte, wie z. B. Kameras und Beleuchtungssysteme, die eine einheitliche und genaue Fehlererkennung gewährleisten.

• Akzeptanzkriterien
  Der Standard legt klare Kriterien für die Kategorisierung und Quantifizierung von Fehlern in recycelten Folien fest und ermöglicht so eine zuverlässige Bewertung der Produktqualität. Diese Kriterien können die Größe, Art und Dichte von Fehlern umfassen.

• Dokumentation der Fehlerdichte
  Der Standard legt die Anforderungen an die Berichtserstellung fest, einschließlich des Formats für die Dokumentation der Ergebnisse der Messung der Fehlerdichte, wodurch die Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse zwischen verschiedenen Stellen verbessert wird.

• Beschränkungen
  Der Standard benennt die Grenzen der Methode und gibt an, für welche Arten von Folien und Fehlermerkmale die Methode anwendbar ist.