Entwicklung und Evaluierung eines neuartigen Recyclingverfahrens für thermoplastische Tapes

ISBN-13: 9783985553273 / Niemiecki / Miękka / 206 str.

Philip Buchholz

Opis

Faserverstärkte Kunststoffe zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus und sind ein bevorzugtes Material für eine Vielzahl von Leichtbauanwendungen in verschiedenen Branchen. Die Herstellung dieser Rohstoffe, speziell von Kohlenstofffasern, hat einen erheblichen Energiebedarf und verursacht einen hohen Ausstoß an Treibhausgasen. Eine Kreislaufwirtschaft, die auf der hochwertigen Wiederverwertung von Ressourcen basiert, bietet den heutigen Industrienationen ein Kostensenkungs- und Wachstumspotenzial. Gleichzeitig trägt dieser Ansatz dazu bei, die Umweltbelastung zu mindern. Die Chancen und Herausforderungen der FVK-Recyclingindustrie werden in dieser Arbeit durch eine Analyse der Versorgungssicherheit, der politischen Rahmenbedingungen und der wirtschaftlichen Faktoren verdeutlicht. Die Entwicklung der Kreislaufwirtschaft im Bereich faserverstärkter Kunststoffe steht noch am Anfang. In einer Recherche wird der derzeitige Staus Quo der Recyclingtechnologien aufgearbeitet. Obwohl bestehende industrielle Recyclingverfahren im Vergleich zur Herstellung neuer faserverstärkter Kunststoffe weniger Energie benötigen, können die Fasern nur in verkürzter Form, ungeordnet und mit verminderter Festigkeit zurückgewonnen werden. Folglich sind diese Fasern für Anwendungen in hochfesten Produkten ungeeignet. Es besteht ein Bedarf an Recyclingtechnologien, die darauf ausgelegt sind, diese Einschränkungen aufzuheben. Die Fraunhofer-Gesellschaft besitzt ein Patent für ein Recyclingverfahren, welches die Rückgewinnung von unidirektionalen faserverstärkten, bandförmigen thermoplastischen Halbzeugen ermöglichen soll, ohne die Länge der Fasern zu verkürzen und die Orientierung der Fasern zu verlieren. In dieser Arbeit wird eine Prozessstrategie für das Recycling erarbeitet, auf deren Grundlage ein Prüfstand entwickelt und validiert wird. Neben dem Recyclingprozess sind auch die Eigenschaften des recycelten Materials von Interesse, um die Machbarkeit eines hochwertigen Recyclings zu demonstrieren. Die Wiederverwertbarkeit des recycelten Materials wird für das automatisierte Tapewickeln sowie das Heißpressverfahren untersucht und die mechanische Performance von Prüfkörpern aus recyceltem Material mit denen aus neuwertigem Material verglichen. Diese Dissertation erarbeitet die Grundlagen für eine neuartige, nachhaltige und effektive Recyclingstrategie für faserverstärkte Kunststoffe, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet.

Faserverstärkte Kunststoffe bieten hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, sind jedoch energieintensiv in der Herstellung. Diese Dissertation analysiert Chancen und Herausforderungen nachhaltiger Recyclingstrategien, zeigt eine innovative Methode zur hochwertigen Wiederverwertung auf und vergleicht die Materialeigenschaften mit Neuware. Ein Beitrag zur ökologischen und wirtschaftlichen Optimierung der Kreislaufwirtschaft.