Extrusion 5-2022

34 Thermoplaste, Recycling – Aus der Forschung Extrusion 5/2022 B auteile mit Anteilen von Kohlenstofffasern werden aufgrund ihres hohen Preises überwiegend pyrolytisch recycelt. Dies ist energieintensiv und lediglich die Faser kann wiederverwendet werden [NPB+18]. Für Kunststoffe mit Glasfaserverstärkung er- scheint aufgrund des niedrigen Preises der Fasern eher ein me- chanisches Recycling sinnvoll. Allerdings verkürzen sich die Fasern beim Recyclingprozess stark und es kommt zu einem Ab- fall der mechanischen Kennwerte nach mehreren Recycling- schritten [BRA07, ODL15]. Durch das verlorene Aspektverhältnis wirken die Fasern nur noch wie Glaskügelchen steifigkeitserhö- hend und nicht festigkeitserhöhend. Daher werden glasfaser- verstärkte Materialien oft zermahlen und als Sandersatz in der Zementherstellung verwendet [Oud19]. Als Alternative für herkömmliche Faserverstärkungen können thermoplastische Verstärkungsfasern eingesetzt werden. Ihr elastisches Materialverhalten sollte zu einer geringeren Faser- schädigung durch die mechanischen Belastungen im Herstel- Thermoplastische Fasern – Eine nachhaltige Alternative für kurzglasfaserverstärkte Thermoplaste? Diverse positive Eigenschaften, wie ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher spezifischer Festig- keit und Steifigkeit, bedingen vielfältige Einsatz- möglichkeiten für faserverstärkte Kunststoff- compounds [BBO+13, WM18]. Daher werden sie insbesondere zur Herstellung technischer Bauteile genutzt. Aus der hohen Produktionsmenge ergibt Bild 1: Aufbau der Extrusionslinie [nach Koh16] lungs- und Recyclingprozess führen und somit eine größere Re- cyclingfähigkeit zur Folge haben, bei nur geringen Abschlägen bezüglich der Verstärkungswirkung [KDM+18, NB16]. Kunststoffkomponenten aus glasfaserverstärkten Compounds, die in Elektrik und Elektronik, aber auch in Gehäusen von zum Beispiel Handwerkzeugen zum Einsatz kommen, sind häufig me- chanisch überdimensioniert [MWGG05]. Dies bedeutet, dass sie deutlich höheren Belastungen standhalten als eigentlich nötig, um beispielsweise hohe Schlaglasten abfangen zu können. Ein alternatives Material, welches die mechanischen Anforderungen noch erfüllt und gleichzeitig eine höhere Recyclingfähigkeit auf- weist, bringt somit große umwelttechnische Vorteile mit sich. Thermoplastische Verstärkungsfasern könnten somit ein neues Anwendungsfeld eröffnen. Eine Eigenverstärkung, also eine Ver- stärkung der Matrix mit Fasern des gleichen Grundmaterials, würde hier die größten Vorteile bieten. Fertigungstechnisch un- terliegt die Materialauswahl jedoch der Einschränkung einer Matrixdosierer Side- feeder M M M M M Schneckenantrieb Gehäuseelement Extrusions- werkzeug Kompatibilisator- dosierer Faserdosierer Granulator Granulat Schmelzestrang Kühlstrecke sich eine beträchtliche Umweltproblematik, die durch die hohen Abfallmengen entsteht. Konven- tionelle Verstärkungsmaterialien erschweren das Recycling erheblich. Zur Rückgewinnung der Aus- gangsmaterialien in ihrer ursprünglichen Form können nur aufwendige solvolytische oder pyroly- tische Verfahren eingesetzt werden [Oud19].