Recycling von Wintersportartikeln mit dem Fokus auf post-consumer Skischuhschalen

Ziel dieser Arbeit ist es einen umfassenden Überblick über die in Wintersportartikeln zum Einsatz kommenden Kunststoffe, deren Anforderungen und wichtigsten Charakteristika zu bekommen und in weiterer Folge das mechanische Recycling von post-consumer Skischuhen mit dem Fokus auf die Skischuhschale genauer zu analysieren.
Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wurden Interviews mit Herstellern von Wintersport hard goods und deren Zulieferern von fünf ausgewählten Use Cases (Ski, Skibindung, Skischuhe, Skihelm und Skistöcke) durchgeführt. Diese Gespräche ermöglichten eine strukturierte Erfassung der im Materialstrom auftretenden Kunststoffe, die im Zuge der Sammlung von post-consumer Wintersportartikeln für den Recyclingprozess vorhanden sein können. Gleichzeitig konnten zentrale Anforderungen an den Einsatz von Rezyklaten in Neuprodukten identifiziert werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde der Use Case „Skischuhe“ für die weiteren Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit herangezogen.
Der Fokus der weiterführenden Analyse lag auf den beiden in Skischuhschalen am häufigsten eingesetzten Werkstoffen, thermoplastische Polyurethane (TPU) und Polypropylen/Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymere (PP/SEBS). Im Rahmen der Untersuchungen wurden die Rezyklatgewinnung, die Aufbereitung der Kunststoffe mittels Compoundierung, die Verarbeitung im Spritzgießprozess sowie die mechanische Charakterisierung mit den für die Wintersportindustrie wichtigsten Kennwerten durchgeführt. Es wurden Zugversuche nach ISO 527-2 bei -15 °C, 0 °C und +23 °C, Biegeeigenschaften nach ISO 178 bei +23 °C, Charpy-Kerbschlagbiegeversuche nach ISO 179-1 bei -20 °C, 0 °C und +23 °C und die Shore D Härte nach ISO 868:2003 bei 23 °C geprüft. Weiters wurde die Auswirkung von steigendem Rezyklatanteil auf Virgin-TPU und der Einfluss von Compatibilizern auf den Verarbeitungsprozess und die mechanischen Eigenschaften untersucht. Durch die Verwendung eines Compatibilizers konnte außerdem die Handhabung des Rezyklates im Compoundierprozess erleichtert werden. Die Ergebnisse der mechanischen Charakterisierungen wurden anschließend mit den Kennwerten von derzeit in Verwendung befindlichen Virginmaterialien verglichen. Es zeigte sich, dass die untersuchten Rezyklate zentrale Mindestanforderungen wie einer Härte nach Shore D ≥ 50 erfüllen und ihre Abweichungen von den Eigenschaften der Virginmaterialien in vielversprechenden Bereichen für den Wiedereinsatz im Ausgangsprodukt liegen.