Chemisches Recycling von Composites

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Fraunhofer - Einrichtung für Polymermat. & Composite PYCO

Werkstoff mit anpassungsfähigem Charakterbild

Durch Füllstoffe und Schlagzähmodifizierer sowie durch die Co-Reaktion mit weiteren Monomeren lassen sich das Verarbeitungs- ebenso wie das Endeigenschaftsprofil über einen weiten Bereich gezielt einstellen [5]. Einsatz finden die noch relativ hochpreisigen Polycyanurate zurzeit vor allem im Flugzeugbau und in Komponenten für die Raumfahrt. Eine intrinsische Materialeigenschaft aller Polycyanurate ist, dass sich diese mit speziellen Chemikalien vergleichsweise einfach chemisch zersetzen lassen.

In Abhängigkeit vom jeweiligen Recycling-Agens lassen sich diese Duromere bei erhöhter Temperatur (ab > 160 °C) zum Teil in weniger als einer Stunde zersetzen. Die für Hochleistungsanwendungen (Flugzeug-, Automobil-, Schienenfahrzeugbau und Raumfahrt) geforderten Medienbeständigkeiten werden trotzdem erreicht. Das erste Diagramm zeigt eine Übersicht über die Abbauraten von Polycyanuraten in Abhängigkeit von Recycling-Agens und Temperatur.

Die Verstärkungsfasern (Glas-, Carbon- oder Naturfasern) der Composites können zudem – im Gegensatz zu etablierten Verfahren – ohne negativen Einfluss auf deren Eigenschaftsprofil nach Ende der Nutzungsdauer einfach und mit geringem Energieeinsatz abgetrennt und wiederum in Composites eingesetzt werden wie das zweite Schaubild verdeutlicht. Ein weiterer Vorteil dieses Recyclingverfahrens ist die Reparatur von Polycyanurat-Compositen. Bei diesem Verfahren wird die Matrix lokal ohne Zerstörung oder Verschlechterung der Verstärkungsfasern entfernt und kann anschließend wieder neu infiltriert werden.

Erstmalig konnten jetzt an der Fraunhofer-Einrichtung für Polymermaterialien und Composites PYCO aus den Recyclingprodukten der Matrixharze unter Anwendung einfacher chemischer Reaktionen neue Duromere hergestellt werden, wie beispielsweise Gießharze und Schaumstoffe.

Zukünftige Recyclingmethoden für Duromere werden erforscht

Die so entwickelten Schaumstoffe enthalten bis zu 30 Masse-% des durch die Zersetzung des Matrixharzes gewonnenen Recyclates. Weiterhin konnten in Kombination mit nachwachsenden Rohstoffen Schaumwerkstoffe mit 22 Masse-% Recyclingmaterial zuzüglich 22 Masse-% an nachwachsenden Rohstoffen synthetisiert werden. Die Glasübergangstemperaturen der neuen Polymere liegen im Bereich von 70 bis 130 °C.

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