Weißensee Verlag Berlin  

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Mathias Tötzke
Untersuchungen zum Recycling von kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) durch Depolymerisation im Metallbad

Berlin, Juni 2005, 147 Seiten, € 14,80; ISBN 978-3-89998-063-9

Über das Buch:
Der schnell wachsende Verbrauch von kohlefaserverstärkten Kunststoffen hat die Suche nach Recyclingmöglichkeiten für diese Materialien in den vergangenen Jahren zu einem aktuellen Thema werden lassen. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Untersuchung ein neues Verfahren entwickelt, dessen Kern die Pyrolyse der kohlefaserverstärkten Kunststoffe in einer Atmosphäre aus flüssigem Zinn darstellt.
Es wird festgestellt, dass mit dem untersuchten Ansatz sehr hochwertige Recyclingfasern erzeugt werden können. Die mittlere Zugfestigkeit der Faser übertrifft die der eingesetzten Neufasern um 20 %. Die Ergebnisse werden mittels verschiedenen Methoden, z. B. REM analysiert. Gleichzeitig wird die Verstärkungswirkung der Faser beim Compoundieren bestimmt. Auf Basis der experimentellen Erkenntnisse wird ein Anlagenkonzept vorgeschlagen, für das anschließend die Wirtschaftlichkeit untersucht wurde.
MOTIVATION DER ARBEIT:
Die vorliegende Arbeit soll ein neues Verfahrenskonzept für das Recycling von kohlefaserverstärkten Kunststoffen untersuchen, dessen zentraler Bestandteil die Pyrolyse in einem Metallbad aus flüssigem Zinn darstellt. Ziel ist die Rückgewinnung der werthaltigen Kohlefasern. Die Arbeit entwickelt ein Patent [65] weiter, welches für das Recycling von Altreifen mit dem Ziel der Wiedergewinnung des Rußanteils der Reifen erteilt wurde. Im Zentrum steht die Idee, flüssiges Zinn als Pyrolysemedium zu verwenden. Dieser Ansatz soll für das neue Anwendungsgebiet der kohlefaserverstärkten Kunststoffe weiter entwickelt werden. Mit dem dargestellten Verfahrensansatz sind wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Recyclingverfahren für kohlefaserverstärkte Kunststoffe zu erwarten. Diese lassen sich vor allem auf den Einsatz von Zinn als Pyrolysemedium zurückführen. Zum einen ist zu erwarten, dass dadurch eine wesentlich kürzere Verweildauer im Reaktor und damit eine deutlich geringere thermische Belastung der Kohlefasern realisiert werden kann. Zum anderen sollten zusätzliche prozessspezifische Vorteile durch den Einsatz eines flüssigen Pyrolysemediums erreicht werden. Hier ist vor allem aufzuführen, dass keine Ver-mischung zwischen flüssigem Pyrolysemedium und den entstehenden Reaktionsgasen stattfindet sowie ein geringer Temperaturgradient im Reaktionsraum realisiert werden kann. Gleichzeitig werden oxidative Schädigungen vermieden, wie sie bei oxidativ wirkenden Recyclingverfahren möglich sind. Im Zentrum der Beurteilung des Verfahrens steht die Einschätzung und Optimierung der erreichten Qualität der Recycling-Kohlefaser. Bislang wurde diese entweder durch Analyse der Faser direkt oder durch den Wiedereinsatz in kohlefaserverstärkten Kunststoffen bewertet. Im Gegensatz dazu wird in der Arbeit erstmals eine umfassende und komplexe Qualitätsbeurteilung vorgenommen. Einerseits wird die Recycling-Kohlefaser hinsichtlich ihrer wesentlichen Charakteristika betrachtet, andererseits aber auch ihre Eignung zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen untersucht. Weiterhin wird in der Arbeit nicht nur der Verfahrensschritt der Pyrolyse isoliert untersucht, sondern ein komplettes Anlagenkonzept von der Vorbereitung der Ausgangs-materialien bis zur Nachbereitung der entstehenden Reaktionsprodukte entwickelt.

Über den Autor:
Mathias Tötzke, Dr.-Ing., geboren 1972 in Blankenburg/Harz, Studium an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät (Ingenieurwissenschaftlicher Bereich).