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Gefahrstoffe- Reinhaltung der Luft - Ausgabe 5/2017

Thermische Behandlung carbonfaserverstärkter Kunststoffe

Der zunehmende Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe macht eine Auseinandersetzung mit der Entsorgung unausweichlich. Aufgrund hoher Herstellungskosten ist ein Recycling der Fasern anzustreben. Die Rückgewinnung aus dem Matrixverbund gestaltet sich jedoch schwierig. Die Pyrolyse führt zu einem Zerfall der Matrix, hinterlässt jedoch bei den meisten Matrixwerkstoffen Kohlenstoffreste auf den Fasern, die eine Neuschlichtung und damit erneute Nutzung erschweren oder verhindern. Um Kohlenstoffanlagerungen zu entfernen, wird nach dem Stand der Technik Sauerstoff genutzt, worunter die Faserfestigkeit leiden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf verwendet, um die Kohlenstoffanlagerungen der Pyrolyse zu entfernen, mit dem Ziel, eine Faserschädigung auszuschließen oder zu minimieren. Da selbst bei optimalem Recyclingerfolg eine Verkürzung der Fasern durch produktionsbedingte Vorgänge unumgänglich ist, wird deren Beseitigung am Ende der stofflichen Nutzungsphase stets notwendig sein. Im Beitrag werden die Herausforderungen bei der thermischen Verwertung zusammengefasst.

Thermal treatment of carbon fiber reinforced polymers

The increase in carbon fiber reinforced polymer usage makes tackling the challenges of their disposal unavoidable. The high production costs make fiber recycling desirable. Reclaiming the fibers from their polymer matrix however is not without challenges. Pyrolysis leads to a decay of the polymer matrix, but may also leave solid carbon residues on the fiber. These residues prevent fiber sizing and thereby reuse in new materials. In the state of the art, these residues are removed with oxygen. This however may damage the fiber’s tensile strength. Within the scope of this work, carbon dioxide and water vapor were used to remove the carbon residues. This aims to eliminate or at least minimize fiber damage. Even under ideal recycling conditions the fibers will shorten with every new life-cycle due to production based blending. Fiber disposal pathways will therefore always also be necessary. The problems of thermal utilization are summarized in the article.

Autor(en):
Limburg, M.; Stockschläder, J.; Quicker, P.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
Gefahrstoffe- Reinhaltung der Luft 5/2017, Seite 198-208
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