Recycling: Sind PET-Fasern eine Alternative zu Carbon- oder Glasfasern?

Aufbau der Extrusionslinie zur Compoundherstellung. (Quelle: IKV | Plastverarbeiter)

Problematisch beim Recycling kurzfaserverstärkter Kunststoffcompounds (KFVC) sind vor allem die enthaltenen Fasern, seien es Carbon- oder Glasfasern, die aber andererseits für die besonderen mechanischen Eigenschaften sorgen und daher nicht verzichtbar sind. Mit dem Ersatz der spröden Fasern durch Fasern aus PET, die beim Recycling aufgrund eines niedrigeren Elastizitätsmoduls weniger geschädigt werden, beschäftigte sich ein Forschendenteam bereits 2022.

Jedoch fehlten bisher Kenntnisse über die schonende Verarbeitung und das Recycling dieser Materialpaarung. Eine Herausforderung, der sich die Forschenden am IKV Aachen nun in einem erneuten Projekt annahmen. Es galt ein geeignetes Prozessfenster im Spritzgießprozess zu erarbeiten und ein Recyclingkonzept zu entwickeln. Der ausführliche Beitrag zu diesem Projekt wurde jetzt im Fachmagazin Plastverarbeiter publiziert.

Als Indikator nutzten die Forschenden die Kerbschlagzähigkeit des faserverstärkten Compounds bestehend aus PP (Polypropylen) und 30 Gew.-% PET-Fasern und verglichen dies mit einem PP mit 30-Gew.% Kurzglasfasern. Eine geringe Verarbeitungstemperatur beim Spritzgießen wurde als sinnvoll erarbeitet. Im Ergebnis ist die Kerbschlagzähigkeit des thermoplastisch verstärkten PP auch nach der Verarbeitung noch im die Hälfte höher. Durchläufe durch den Doppelschneckenextruder (DSE) beeinflussten die Kerbschlagzähigkeit nur wenig, fast drei Viertel der Verlust ließen sich durch eine Zugabe von 50% Neufasern ausgleichen.

Eher schwierig ist das Zerkleinern von Bauteilen. Hier zeigt sich, dass die Fasern durch die mechanische Zerkleinerung ebenfalls leiden. Das IKV sieht daher an dieser Stelle noch Optimierungsbedarf.

„Compounds mit dicken Thermoplastfasern zeigen trotz der in der Plastifiziereinheit erlittenen Reduktion der Kerbschlagzähigkeit um fast 50 % immer noch einen deutlich höheren Absolutwert auf als eine vergleichbare Glasfaserverstärkung. Auch beim Recycling übertreffen die Absolutwerte der Kerbschlagzähigkeit der Compounds mit dicken PET-Fasern in allen Versuchspunkten deutlich die Werte der Glasfasern und des unverstärkten Compounds. Selbst nach fünf Durchläufen durch den Doppelschneckenextruder  (DSE) liegt die Kerbschlagzähigkeit über der Glasfaserverstärkung nach zwei DSE-Durchläufen oder dem Schredderprozess. Eine Zugabe von 50 % Neufasern und neuem Matrixmaterial zum rezyklierten Compound kann etwa 75 % des Verlusts an Kerbschlagzähigkeit kompensieren. Der in den Untersuchungen verwendete Schredderprozess stellte sich als unvorteilhaft heraus. Hier besteht noch Optimierungsbedarf durch die Wahl anderer Zerkleinerungsparameter (zum Beispiel die Drehzahl) oder eines anderen Zerkleinerungsverfahrens.“
(Quelle: Plastverarbeiter | IKV)


Quelle und weitere Infos: Plastverarbeiter

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