Zum Recycling von Faserverbundkunststoffen mit Duroplastmatrix

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Jens Schiebisch

Ausgehärtete Duroplaste sind aufgrund der vernetzten Polymerketten nicht wiederholt verarbeitbar und galten bisher als kaum recyclingfähig. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie mit mechanischen oder thermischen Verfahren die Struktur des FVK aufgebrochen und partikel- und faserförmige Fraktionen zur Verstärkung von Kunststoffen zurückgewonnen werden. Die mechanischen Eigenschaften von Standard-SMC/BMC werden durch die anteilige Substitution von Füllstoffen mit Partikelmahlgut nur wenig verändert. Mit anteilig zugesetztem Fasermahlgut kann die Festigkeit erhöht werden, erreicht aber nicht die Eigenschaften von Neuglasfasern. Das starre Fasermahlgut bildet kein enges Fasernetzwerk und enthält nur ca. 25 Vol.-% Glasfasern. Die Verstärkungswirkung des Fasermahlguts im SMC ist weitgehend auf strukturelle Änderungen im Prepreg zurückzuführen. Die Mahlgutpartikel sind nur physikalisch und mechanisch und nicht chemisch an die UP-Matrix angebunden. Da die Grenzfläche des Harzes zum Füllstoff die das mechanische Versagensverhalten bestimmende Schwachstelle ist, führt die unvernetzte Anbindung zu keiner Verschlechterung der Matrixeigenschaften. Der maximale Füllgrad mit Mahlgut wird durch die hohe Viskosität, die mit Additiven gesenkt werden kann, limitiert. Wird die Harzmatrix des FVK durch Pyrolyse abgetrennt, können mit den zurückbleibenden Glasfasern verbesserte mechanische Eigenschaften erzielt werden. Die Steifigkeit von Thermoplasten (PP, PA 6) wird mit Fasermahlgut deutlich und die Festigkeit wenig erhöht. Compounds mit CF-EP-Mahlgut zeigen bessere mechanische Eigenschaften als Compounds mit GF-EP und sind elektrisch leitfähig. Die Eigenschaften von kurzfaserverstärkten Thermoplasten werden auch mit einer Haftvermittlung nicht erreicht, da die Fasern im Mahlgut deutlich kürzer sind, das Mahlgut einen hohen Volumenanteil an nicht verstärkendem Harz enthält, schlecht angebunden und nicht homogen in Einzelfasern verteilt ist. Durch die thermische Zersetzung kann die EP-Matrix selektiv von den C-Fasern abgetrennt, lange Fasern zurückgewonnen und die Eigenschaften des Compounds verbessert werden.

139 Seiten
ISBN 3-9802740-8-X

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Lydia Lanzl, M.Sc.