Nachhaltigkeit Chemisches Recycling von Composites

Bei den meisten hochwertigen Faserverbundmaterialien sind die Verstärkungsfasern in eine duromere Harzmatrix eingehüllt. Abfälle wurden bisher thermisch genutzt oder gemahlen und als Pulver einer frischen Matrix beigemischt. Nun gibt es eine chemische Recyclingalternative.

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Kunststoffe lassen sich prinzipiell in zwei Materialklassen unterteilen: Thermoplaste und Duromere. Der Unterschied liegt in ihrer chemischen Struktur begründet. So sind Thermoplaste aus mehr oder minder kurzen linearen Ketten aufgebaut und lassen sich aufgrund dessen mehrfach schmelzen beziehungsweise auflösen.

Duromere sind äußerst stabil gegenüber Chemikalien

Deswegen können sie einen Recyclingkreislauf relativ einfach durchlaufen. Duromere hingegen sind dreidimensional vernetzte Kunststoffe; das bedeutet, ein Bauteil besteht im Idealfall aus einem einzigen riesigen Molekül. Dies hat zur Folge, dass derartige Kunststoffe nicht mehr aufschmelzbar oder löslich sind und somit prinzipiell deutlich höhere Wärmeformbeständigkeiten im Vergleich zu Thermoplasten zulassen. Zusätzlich sind Duromere üblicherweise auch äußerst stabil gegenüber Chemikalien sowie Lösemitteln und zeigen unter Last kein Kriechverhalten.

Duromere sind chemisch gesehen eine andere und vor allem für den Leichtbau wichtige Materialklasse. So werden sie insbesondere als Matrixharze (Matrixkunststoffe) für Composites in hochbeanspruchten Bauteilen für den Flugzeugbau, für Windräder, in der Raumfahrt und zunehmend auch im Automobilsektor eingesetzt. Dies hat in den vergangenen Jahren zu einer stetig steigenden Produktion von Duromeren geführt.

Vernetzte Kunststoffe sind relativ hart im Nehmen

Die oben genannten Vorteile der Duromere sind jedoch für ein wirtschaftliches Recycling von großem Nachteil. Thermoplastische Kunststoffe können wie erwähnt durch Aufschmelzen recycelt werden, was aufgrund der Schädigung der Linearpolymere durch die thermische Belastung zwar nicht beliebig oft durchführbar ist; jedoch lassen sich bei sortenreinen Kunststofftypen häufig beachtliche Anteile von Recyclingkunststoff dem fabrikneuen Kunststoffgranulat zumischen, ohne die Eigenschaften des resultierenden Produktes signifikant zu beeinflussen [1].

Bei Duromeren ist aufgrund ihrer vernetzten Struktur dieser relativ einfache Weg nicht gangbar. Auch zeigen die meisten Duromere eine beachtliche Stabilität gegenüber Medien und Chemikalien aufgrund ihrer dreidimensional vernetzten Makromoleküle. Dennoch gibt es eine begrenzte Zahl von Duromerklassen, die sich auf chemischem Wege recyceln lassen.

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