Graphen

Rick Lingle, Kate Bertrand Connolly 1 | 27. März 2023

Gerdau Graphene, Sao Paulo, Brasilien, hat das mit Graphen angereicherte Polyethylen (PE)-Masterbatch Poly-G PE-07GM weltweit auf den Markt gebracht, das Additiv erstmals verkauft und eine Vertriebsvereinbarung mit Sumitomo geschlossen.

Der PE-Masterbatch – hergestellt aus Graphen, einem extrem starken Nanomaterial aus dicht verdichtetem Kohlenstoff – kann zur Herstellung von Folien, Profilen und extrudierten Platten verwendet werden, die stärker sind und eine bessere Leistung bieten als herkömmliche PE-Produkte.

Zu den Vorteilen des Gerdau-Additivs gehören geringere Herstellungskosten und deutlich weniger Abfall im gesamten Kunststofflebenszyklus. Flexible Verpackungen, die aus dem Spezialmaterial hergestellt werden, können im Rahmen von Abgabeprogrammen in den Filialen als PE recycelt werden.

Pilotversuche des PE-Masterbatches für verschiedene industrielle Anwendungen, die vor der Kommerzialisierung des Additivs in Gerdau-Fabriken durchgeführt wurden, umfassten flexible Verpackungen für Baunägel.

Die Ergebnisse dieses Pilotprojekts zeigten, dass die Verwendung einer 25 % dünneren graphenverstärkten PE-Folie für die Nagelverpackung zu deutlich weniger Produktlöchern führte, wodurch der Verpackungsabfall vor dem Verbraucher um 39 % reduziert und die Produktivität um 7 % gesteigert wurde.

Gerdaus Masterbatch verbessert die mechanischen und thermischen Eigenschaften von PE, verbessert seine Verarbeitbarkeit und ermöglicht dünnere Kunststoffe.

Das resultierende Material ist steifer und zugfester als herkömmliches PE sowie eine verbesserte Gasbarriere und UV-Beständigkeit. Das mit Graphen angereicherte Material weist außerdem einen niedrigeren Reibungskoeffizienten, eine bessere thermische Stabilität sowie eine höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit auf.

„Poly-G ist ein Masterbatch, das für alle Anwendungen geeignet ist, nicht nur für flexible Verpackungen, sondern auch für starre Verpackungen und andere Märkte wie Automobil, Textil, Schuhe, Elektronik usw.“, sagt Alexandre Corrêa, CEO von Gerdau Graphene, gegenüber PlasticsToday .

„Der einzige Nachteil bei der Einarbeitung von Graphen in Kunststoffe ist eine mögliche Farbveränderung“, räumt er ein. „Graphen hat eine dunkelgraue Farbe und kann je nach verwendeter Menge die Endfarbe des Produkts nur minimal beeinflussen, obwohl das Polymer immer noch durchscheinend ist. Es gibt keine negativen Auswirkungen auf die Verarbeitbarkeit, und trotz der aktuellen Kosten für Graphen ergeben sich Anwendungs- und Kostenvorteile.“ in einem positiven Nettowert.

Die Masterbatches von Gerdau bieten neben Leistungs-, Verarbeitungs- und Kostenvorteilen auch Nachhaltigkeitsvorteile. Der Graphen-Zusatzstoff ermöglicht es Kunststoffherstellern, stärkere und langlebigere PE-Produkte mit viel weniger Neuharz und geringeren Produktionskosten herzustellen. Die Reduzierung des Neuharzes führt zu weniger Post-Consumer-PE-Abfällen. Zu den nachgelagerten Vorteilen zählen die Reduzierung von Produktionsabfällen, weniger Energieverbrauch und weniger Transport.

Besonders hervorzuheben: Mit Graphen angereichertes PE kann recycelt werden.

„Poly-G PE-07GM ist zu 100 % mit anderem Polyethylen recycelbar, und Produkte, die Poly-G enthalten, können wie alle anderen in Abgabeprogrammen entsorgt werden. Am Ende ihrer Lebensdauer können Produkte mit Poly-G PE-07GM mechanisch recycelt werden.“ und kann wieder eingeführt werden, um neue Produkte herzustellen“, sagt Corrêa.

Nur wenige andere Unternehmen bieten Graphen-Masterbatches an, aber die Fähigkeit des Additivs von Gerdau, Graphen in der gesamten Polymermasse zu verteilen, zeichnet es aus. „Unser Produkt ist eine Plug-and-Play-Lösung, was bedeutet, dass Anpassungen in der Verarbeitung nicht erforderlich sind und dass die Ergebnisse, die wir im Labor sowie in realen Anwendungen gesehen haben, darauf hindeuten, dass Poly-G eine gute Dispersion von Graphen und garantiert.“ Leistung", erklärt Corrêa.

Um die Kommerzialisierung seines Graphenadditivs zu unterstützen, ist Gerdau eine Partnerschaft mit Sumitomo eingegangen, um Poly-G PE-07GM-Masterbatches in Japan zu importieren und zu vertreiben.

„Wir freuen uns, mit Gerdau Graphene zusammenzuarbeiten, um deren hochwertige graphenverstärkte Masterbatches auf den japanischen Markt zu bringen“, sagt Naoyuki Tokunaga, General Manager der Carbon-Abteilung von Sumitomo.

„In den letzten Jahren gab es in Japan ein starkes Streben nach Nachhaltigkeit, und wir glauben, dass Graphenadditive ein Schlüsselmaterial sein werden, um unsere lokalen Kunden dabei zu unterstützen, bessere Produkte auf den lokalen Markt zu bringen“, fügt Tokunaga hinzu.

Separat ist Gerdaus PE-Masterbatch in Nordamerika, einschließlich den USA, im Handel erhältlich.

Wie bereits in PlasticsToday berichtet, umfasst die Entwicklungsarbeit von Gerdau Graphenadditive für recycelte Post-Industrial- und Post-Consumer-Kunststoffe und Polymere, darunter Polypropylen (PP), PE, Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC) und Polyvinylchlorid (PVC).

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