DE102011081575B4 - Process for recycling fiber-reinforced plastics - Google Patents
Process for recycling fiber-reinforced plastics Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011081575B4 DE102011081575B4 DE201110081575 DE102011081575A DE102011081575B4 DE 102011081575 B4 DE102011081575 B4 DE 102011081575B4 DE 201110081575 DE201110081575 DE 201110081575 DE 102011081575 A DE102011081575 A DE 102011081575A DE 102011081575 B4 DE102011081575 B4 DE 102011081575B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fibers
- fiber
- plastic part
- resin
- reinforced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
- B29B17/0042—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting for shaping parts, e.g. multilayered parts with at least one layer containing regenerated plastic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
- B29B17/0412—Disintegrating plastics, e.g. by milling to large particles, e.g. beads, granules, flakes, slices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
- B29B2017/0213—Specific separating techniques
- B29B2017/0293—Dissolving the materials in gases or liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
- B29B2017/0424—Specific disintegrating techniques; devices therefor
- B29B2017/0496—Pyrolysing the materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
- B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/10—Thermosetting resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
- B29K2309/08—Glass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2313/00—Use of textile products or fabrics as reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
- B29K2707/04—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Verfahren zum Recyceln von faserverstärkten Kunststoffen, umfassend die Schritte:
(a) Auflösen der Polymermatrix eines faserverstärkten Kunststoffteils,
(b) Zerkleinern der Faserstruktur des Kunststoffteils zu Teilstücken einer Kantenlänge in einer Größenordnung von 1 cm bis 20 cm,
(c) Einscannen eines jeden Teilstücks und Auswerten hinsichtlich gewählter Kennwerte,
(d) Ablegen der einzelnen Teilstücke nach einer geeigneten Ablagestrategie, zum Formen eines neuen Kunststoffteils, und
(e) Infiltrieren des neuen Kunststoffteils.A process for recycling fiber reinforced plastics, comprising the steps of:
(a) dissolving the polymer matrix of a fiber-reinforced plastic part,
(b) comminuting the fiber structure of the plastic part into sections of an edge length of the order of 1 cm to 20 cm,
(c) scanning each section and evaluating for selected characteristics,
(d) depositing the individual parts according to a suitable storage strategy, for molding a new plastic part, and
(e) infiltrating the new plastic part.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyceln von faserverstärkten Kunststoffen.The present invention relates to a process for recycling fiber-reinforced plastics.
Technischer HintergrundTechnical background
Faserverstärkte Kunststoffe gehören zur Klasse der faserverstärkten Werkstoffe (Faserverbundwerkstoffe), die wiederum der Klasse der Verbundwerkstoffe angehören. Ein faserverstärkter Kunststoff (auch: Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) oder Faserverbundkunststoff, FVK) ist ein Werkstoff, bestehend aus Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix (Polymermatrix). Die Matrix umgibt die Fasern, die durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an die Matrix gebunden sind. Durch die Verwendung von Faserwerkstoffen haben Faser-Kunststoff-Verbunde ein richtungsabhängiges Elastizitätsverhalten.Fiber-reinforced plastics belong to the class of fiber-reinforced materials (fiber composites), which in turn belong to the class of composite materials. A fiber-reinforced plastic (also: fiber-plastic composite (FKV) or fiber composite plastic, FRP) is a material consisting of reinforcing fibers and a plastic matrix (polymer matrix). The matrix surrounds the fibers which are bonded to the matrix by adhesive or cohesive forces. By using fiber materials, fiber-plastic composites have a direction-dependent elasticity behavior.
Faserverstärkte Kunststoffe weisen in der Regel hohe spezifische Steifigkeiten und Festigkeiten auf. Dies macht sie zu geeigneten Werkstoffen in Leichtbauanwendungen. Aus faserverstärkten Kunstoffen werden überwiegend flächige Strukturen hergestellt.Fiber-reinforced plastics generally have high specific stiffnesses and strengths. This makes them suitable materials in lightweight applications. From fiber-reinforced plastics predominantly flat structures are produced.
Die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Faser-Kunststoff-Verbunden können über eine Vielzahl von Parameter eingestellt werden. Neben der Faser-Matrix-Kombination können beispielsweise der Faserwinkel, der Faservolumenanteil, die Schichtreihenfolge und vieles mehr variiert werden.The mechanical and thermal properties of fiber-plastic composites can be adjusted via a variety of parameters. In addition to the fiber-matrix combination, for example, the fiber angle, the fiber volume fraction, the layer order and much more can be varied.
Faserverstärkte Kunststoffe, beispielsweise mit Kohlenstofffaserverstärkung, weisen ein sehr hohes Potential als Leichtbauwerkstoff auf. Notwendige Bedingungen für den Einsatz als Hochleistungswerkstoff sind unter anderem folgende drei Kriterien:
- • Realisierung einer Faserorientierung (bspw. in Kraftfluss-Richtung),
- • Realisierung eines hohen Faservolumengehaltes, und
- • Einhaltung einer gewissen Mindestfaserlänge zur Kraftübertragung von der Matrix in die Fasern, zur Kraftumleitung und zur Vermeidung von lokalen Spannungsüberhöhungen.
- Realization of a fiber orientation (eg in force flow direction),
- • realization of a high fiber volume content, and
- • Maintaining a minimum fiber length to transfer force from the matrix to the fibers, to redirect power and to avoid localized voltage buildup.
Die derzeitigen Recyclingverfahren von Faserverbundkunststoffen haben ein Kurzfaser-„Gewölle” oder Fasermehl als Ausgangsprodukt. Dieses lässt sich nicht in der Form weiterverarbeiten, dass es möglich wäre, die drei vorstehend genannten Kriterien zu erfüllen. Damit können recycelte Kohlenstofffasern derzeit nicht als Rohstoff für Hochleistungswerkstoffe (Strukturbauteile oder ähnliches) verwendet werden. In Realität liegt also eher ein sogenanntes Downcycling anstelle eines tatsächlichen Recycling vor.The current recycling processes of fiber reinforced plastics have a short fiber "casts" or fiber flour as a starting material. This can not be further processed in the form that it would be possible to meet the three criteria mentioned above. Thus, recycled carbon fibers can not currently be used as a raw material for high performance materials (structural components or the like). In reality, so-called downcycling rather than actual recycling is more likely.
Abfälle aus faserverstärktem Kunststoff, wie mit Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff (CFK), werden derzeit entweder deponiert, thermisch entsorgt (verbrannt, z. B. unter Ausnutzung der Energie zur Stromerzeugung) oder aufbereitet.Waste fiber reinforced plastic waste, such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP), is currently either dumped, thermally disposed of (incinerated, eg using power to generate electricity) or recycled.
Die ersten beiden Alternativen stellen keine ökologische sinnvolle Alternative dar, weshalb ein deutlicher Trend hin zu letzterer Alternative, d. h. der Aufbereitung, erkennbar ist. Dies wird auch durch gesellschaftliche und gesetzliche Zwänge verstärkt, beispielsweise ist in der EU durch die „Verordnung über die Überlassung, Rücknahme und umweltverträgliche Entsorgung von Altfahrzeugen” §5 ab 2015 die Verwertung von mindestens 95 Gew% und die stoffliche Verwertung von 85 Gew% Pflicht.The first two alternatives are not an ecologically sound alternative, which is why there is a clear trend towards the latter alternative, ie. H. the preparation, is recognizable. This is also reinforced by social and legal constraints, for example, in the EU through the "Regulation on the disposal, return and environmentally sound disposal of end-of-life vehicles" §5 from 2015, the recovery of at least 95% by weight and the recycling of 85% by weight is required ,
Die Aufbereitung geschieht entweder thermisch (Pyrolyse) oder chemisch (Solvolyse, Hydrolyse, überkritische Fluide), wobei insbesondere die thermischen Verfahren derzeit einen industriell ausgereiften Stand erreicht haben.The treatment is done either thermally (pyrolysis) or chemically (solvolysis, hydrolysis, supercritical fluids), in particular, the thermal processes have currently reached an industrially mature state.
Allen Verfahren ist allerdings gemeinsam, dass sie einen Schritt vorsehen, bei dem die Fasern gekürzt werden. Dies erfolgt beispielsweise in Form von Shreddern der Bauteile vor dem Auslösen der Fasern, oder aber auch nach dem Separationsschritt an den bloßen Fasern in Form von Zuschnitt oder Häckseln. Gegebenenfalls kann auch eine noch weitere Verkürzung zu Fasermehl erfolgen.However, all methods have in common that they provide a step in which the fibers are shortened. This takes place, for example, in the form of shredding the components before the fibers are released, or else after the separation step on the bare fibers in the form of cutting or shredding. Optionally, an even further shortening to fiber meal can take place.
Darüber hinaus wird im Gesamtprozess beispielsweise durch den Transport des Recyclats auf Förderstrecken eine Vereinzelung der Fasern erzielt, sodass schließlich eine Wollartiges Faserhalbzeug vorliegt. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der
Ferner gibt es Prozess-Variationen, bei denen ein gezielter Aufschluss der Fasern (siehe beispielsweise
In der
Die
In der
Es besteht im Stand der Technik ein Bedarf an einem Verfahren zum Recyceln von faserverstärkten Kunststoffen, wobei die Funktion der Verstärkungsfasern weitgehend erhalten bleiben soll. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein solches Verfahren bereitzustellen.There is a need in the art for a process for recycling fiber reinforced plastics where the function of the Reinforcement fibers should be largely retained. The object of the present invention is to provide such a method.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1. Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method according to
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyceln von faserverstärkten Kunststoffen, umfassend die Schritte:
- (a) Auflösen der Polymermatrix eines faserverstärkten Kunststoffteils,
- (b) Zerkleinern der Faserstruktur des Kunststoffteils zu Teilstücken einer Kantenlänge in einer Größenordnung von 1 cm bis 20 cm,
- (c) Einscannen eines jeden Teilstücks und Auswerten hinsichtlich gewählter Kennwerte,
- (d) Ablegen der einzelnen Teilstücke nach einer geeigneten Ablagestrategie, zum Formen eines neuen Kunststoffteils, und
- (e) Infiltrieren des neuen Kunststoffteils.
- (a) dissolving the polymer matrix of a fiber-reinforced plastic part,
- (b) comminuting the fiber structure of the plastic part into sections of an edge length of the order of 1 cm to 20 cm,
- (c) scanning each section and evaluating for selected characteristics,
- (d) depositing the individual parts according to a suitable storage strategy, for molding a new plastic part, and
- (e) infiltrating the new plastic part.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend und in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.Preferred embodiments of the present invention are described below and in the appended claims.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Recyceln von faserverstärkten Kunstoffen umfasst in einem ersten Schritt das Auflösen der Polymermatrix. Hierzu sind dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise kann das Auflösen der Polymermatrix thermisch mittels Pyrolyse erfolgen, d. h. durch eine thermo-chemische Spaltung organischer Verbindungen bei hohen Temperaturen von beispielsweise 400–900°C unter Ausschluss von Sauerstoff. In einer anderen Ausführungsform, kann die Auflösung der Polymermatrix chemisch mittels Solvolyse, Hydrolyse oder mit Hilfe von überkritischen Fluiden erfolgen. Dabei wird die Polymermatrix mittels eines organischen oder wässrigen Lösungsmittels oder mit Hilfe überkritischer Fluide entfernt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Entfernen der Polymermatrix Pyrolyse verwendet.In a first step, the process according to the invention for recycling fiber-reinforced plastics comprises dissolving the polymer matrix. For this purpose, the person skilled in various ways known. For example, the dissolution of the polymer matrix can be carried out thermally by means of pyrolysis, i. H. by a thermo-chemical cleavage of organic compounds at high temperatures of for example 400-900 ° C with the exclusion of oxygen. In another embodiment, the dissolution of the polymer matrix can be carried out chemically by solvolysis, hydrolysis or by means of supercritical fluids. The polymer matrix is removed by means of an organic or aqueous solvent or by means of supercritical fluids. In a preferred embodiment, pyrolysis is used to remove the polymer matrix.
Wie in
Nach dem Auflösen der Polymermatrix der faserverstärkten Kunststoffteils liegen erfindungsgemäß die Faserlagen annähernd in gleicher Form vor, wie sie bei der ursprünglichen Bauteilherstellung verwendet wurden (
Die vorliegende Erfindung ist bezüglich der Verstärkungsfasern, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können erfindungsgemäß faserverstärkte Kunststoffteile mit Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, Stahl-Fasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, oder Plexiglas-Fasern, recycelt werden. Gegebenenfalls muss beim Entfernen der Polymermatrix darauf geachtet werden, dass ein Verfahren gewählt wird, bei dem die jeweiligen Fasern nicht mit entfernt werden. So ist beispielsweise Pyrolyse in der Regel nicht für organische Fasern, wie etwa Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, oder Plexiglas-Fasern, geeignet. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß Kunststoffteile, die mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern verstärkt sind, stärker bevorzugt mit Kohlenstofffasern verstärkt sind, verwendet.The present invention is not particularly limited in the reinforcing fibers suitable for the method of the present invention. For example, according to the present invention, fiber-reinforced plastic parts may be recycled with basalt fibers, boron fibers, glass fibers, ceramic fibers, silica fibers, steel fibers, aramid fibers, carbon fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, or Plexiglas fibers. If necessary, care must be taken when removing the polymer matrix that a method is selected in which the respective fibers are not removed. For example, pyrolysis is typically not suitable for organic fibers such as polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, or Plexiglas fibers. Preferably, according to the invention, plastic parts reinforced with glass fibers or carbon fibers, more preferably reinforced with carbon fibers, are used.
Die vorliegende Erfindung ist bezüglich der Polymermatrices, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete sind, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können faserverstärkte Kunststoffteile mit einer Polymermatrix aus Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethen (PTFE), Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR), Melaminharz (MF/MP), Harnstoffharz (UF), oder Gummi verwendet werden. In einer bevorzugten ausführungsform wird Epoxidharz (EP), Phenol-Formaldehydharz (PF), oder Polyurethan (PUR) verwendet.The present invention is not particularly limited with respect to the polymer matrices which are suitable for the process of the present invention. For example, fiber reinforced Plastic parts with a polymer matrix of polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI), polytetrafluoroethene (PTFE), epoxy resin (EP), unsaturated polyester resin (UP), vinyl ester resin (VE), phenol-formaldehyde resin ( PF), diallyl phthalate resin (DAP), methacrylate resin (MMA), polyurethane (PUR), melamine resin (MF / MP), urea resin (UF), or rubber. In a preferred embodiment, epoxy resin (EP), phenol-formaldehyde resin (PF), or polyurethane (PUR) is used.
Wie in
Wie in
Die Ablagestrategie dient dazu, aus den gewonnenen Teilstücken aus Faserlagen ein neues Bauteil zu fertigen, das den Anforderungen an faserverstärkte Kunststoffteile genügt. Die Wahl einer geeigneten Ablagestrategie dient zunächst dazu, die geometrischen Konturen der Teilstücke mit dem neuem, gewünschtem Bauteil abzugleichen, um beispielsweise Verschnitt zu reduzieren (
In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Ablagestrategie:
- (a) Auswählen von Teilstücken, die geeignet sind die gewünschte Struktur eines neu zu bildenden Bauteils auszufüllen, wobei vorzugsweise möglichst wenig Verschnitt anfallen soll; und/oder
- (b) Auswählen von Teilstücken hinsichtlich ihrer Faserorientierung, wobei die Teilstücke gemäß ihrer Faserorientierung entlang der Kraftlinien des neu zu bildenden Bauteils anzuordnen sind;
- (c) Auswählen von bestimmten Teilstücken, um Faserondulationen anderer Teilstücke auszugleichen; und/oder
- (d) Auswählen von Teilstücken hinsichtlich ihres Flächengewichts, wobei die Teilstücke hinsichtlich des gewünschten Flächengewichts des neu zu bildenden Bauteils anzuordnen sind.
- (A) selecting portions that are suitable to fill the desired structure of a newly formed component, preferably as little waste as possible should occur; and or
- (b) selecting sections in terms of their fiber orientation, wherein the sections are to be arranged along the lines of force of the newly formed component according to their fiber orientation;
- (c) selecting particular sections to compensate for fiber soundings of other sections; and or
- (d) selecting sections in terms of their basis weight, the sections being arranged with respect to the desired basis weight of the component to be formed.
Eine zusätzliche Variante, die erfindungsgemäß möglich ist, besteht in der Herstellung von Hybrid-Materialien: Hierbei können die Teilstücke der Faserlagen, die nach dem Entfernen der Polymermatrix und dem Zerschneiden erhalten werden, mit Teilstücken anderen Typs kombiniert werden, um die Materialkennwerte entsprechend einer Zielapplikation zu beeinflussen. Bei den zusätzlichen Teilstücken kann es sich beispielsweise um Neu-Material handeln, um die spezifische Steifigkeit bzw. Festigkeit zu verbessern; ferner ist das Beifügen von Verschnitt-Resten denkbar, um auch eine wertschöpfende und Ressourcen-schonende Verwertung für diese vorsehen zu können. Darüber hinaus kann auch andersartiges Material eingebracht werden. Beispielsweise sind Aramid-Kohlenstofffaser-Hybride im Stand der Technik bekannt und mit dem vorliegenden Verfahren realisierbar. Ebenso ist das Einlegen von Aufdickungen (z. B. Metalle oder Kunststoffe) erfindungsgemäß möglich und liefert ausreichend Material für Gewinde zur Befestigung an übergeordneten Trägerstrukturen. Die Integration anderer, zusätzlicher Funktionalitäten ist ebenso möglich.An additional variant, which is possible according to the invention, consists in the production of hybrid materials: In this case, the portions of the fiber layers obtained after removal of the polymer matrix and the cutting can be combined with parts of another type to obtain the material characteristics corresponding to a target application to influence. For example, the additional sections may be virgin material to improve specific rigidity; Furthermore, the addition of waste residues is conceivable to provide a value-added and resource-saving recovery for this. In addition, other types of material can be introduced. For example, aramid carbon fiber hybrids are well known in the art and are feasible with the present method. Likewise, the insertion of thickenings (eg metals or plastics) is possible according to the invention and provides sufficient material for threads for attachment to superordinate support structures. The integration of other, additional functionalities is also possible.
Alle vorstehend geschilderten Variationen des Verfahrens lassen sich leicht beliebig miteinander kombinieren.All the above-described variations of the method can be easily combined with each other.
Die Ablage der einzelnen Teilstücke zur Bildung eines neuen Bauteils (
Nachdem die Ablage der notwendigen Patches erfolgt ist, findet eine Infiltration des Bauteils statt. Dieser Schritt ist in
Anschließen wird das gebildete Kunststoffteil (
Auf die vorstehend beschriebene Weise kann ein Kunststoffteil hergestellt werden, welches einerseits auf recyceltem Fasermaterial basiert und andererseits die Vorteile von faserverstärktem Kunststoff nach wie vor realisieren kann. Es findet also ein echtes Recycling statt im Gegensatz zum Downcycling, welches bislang im Stand der Technik üblich ist.In the manner described above, a plastic part can be produced, which on the one hand based on recycled fiber material and on the other hand can still realize the advantages of fiber-reinforced plastic as before. So there is a real recycling instead of in contrast to downcycling, which is customary in the prior art.
Insbesondere bewirkt das dargestellte Verfahren, dass im Recyclingprozess von faserverstärkten Strukturen, wie etwa mit Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff, keine Verkürzung der Filamente unter die beschriebe Mindestgröße der Teilstücke und keine Faservereinzelung erfolgt. Auf diese Weise bleibt der der eigentliche und ursprüngliche Zweck der Verstärkungsfasern erhalten. Die Fasern, z. B. Kohlenstofffasern, werden üblicherweise unter hohem technischem Aufwand und unter hohem Energieverbrauch hergestellt, und können gemäß der vorliegenden Erfindung beim Recyceln erhalten bleiben.In particular, the illustrated method causes in the recycling process of fiber reinforced structures, such as with carbon fiber reinforced plastic, no shortening of the filaments below the described minimum size of the cuts and no fiber separation takes place. In this way, the actual and original purpose of the reinforcing fibers remains intact. The fibers, z. As carbon fibers, are usually produced with high technical complexity and high energy consumption, and can be obtained according to the present invention during recycling.
Die spezifische Festigkeit und Steifigkeit des gemäß der Erfindung gewonnenen Fasermaterials qualifiziert dieses als potentialträchtige Verstärkungsstruktur von Kunststoffen. Die so herstellbaren Verbundwerkstoffe sind folglich gut für Werkstoffleichtbau-Anwendungen geeignet. Der Zugewinn in der Zielapplikation (Treibstoffeinsparung durch geringeres Strukturgewicht im Flugzeug- oder Automobilbau, schnellere Beschleunigung durch geringeres Trägheitsmoment etc.) rechtfertigt in vielen unterschiedlichen Bereichen den Einsatz dieser aufwändigen Rohstoffe und kann auch eine positive ökologische Bilanz gegenüber anderen Werkstoffen erzielen. Dieser Einsatz in hochwertigen Anwendungen, also in solchen, die in hohem Maße die Eigenschaften der Kohlenstofffasern ausnutzen, setzt voraus, dass eine Fasermindestlänge gegeben ist und eine Faserorientierung einstellbar ist. Mit dem neuen, dargestellten Verfahren besitzen auch Recycling-Fasern im Gegensatz zum Stand der Technik das Potential, in solchen hochwertigen Anwendungen zum Einsatz zu kommen. Die Recyclingfasern gemäß dem Stand der Technik sind hingegen auf neue Anwendungen angewiesen, die Großteils noch gar nicht identifiziert werden konnten und auch keine nennenswerten Absatzmärkte zu sehen sind und das Faserpotential nur sehr begrenzt ausnutzen.The specific strength and rigidity of the fiber material obtained according to the invention qualifies this as a potential-intensive reinforcing structure of plastics. The resulting composites are thus well suited for lightweight material applications. The gain in the target application (fuel savings through lower structural weight in aircraft or automotive, faster acceleration through lower moment of inertia, etc.) justifies the use of these complex raw materials in many different areas and can also achieve a positive ecological balance compared to other materials. This use in high-quality applications, ie in those which exploit the properties of the carbon fibers to a great extent, requires that a minimum fiber length is given and a fiber orientation is adjustable. In contrast to the prior art, recycled fibers also have the potential to be used in such high-quality applications with the new process shown. The recycled fibers according to the prior art, however, rely on new applications, the majority could not even be identified and no significant sales markets are seen and exploit the fiber potential only very limited.
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201110081575 DE102011081575B4 (en) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | Process for recycling fiber-reinforced plastics |
| PCT/EP2012/066225 WO2013026838A1 (en) | 2011-08-25 | 2012-08-21 | Method for recycling fiber-reinforced plastics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201110081575 DE102011081575B4 (en) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | Process for recycling fiber-reinforced plastics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102011081575A1 DE102011081575A1 (en) | 2013-02-28 |
| DE102011081575B4 true DE102011081575B4 (en) | 2014-01-02 |
Family
ID=46851401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201110081575 Active DE102011081575B4 (en) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | Process for recycling fiber-reinforced plastics |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102011081575B4 (en) |
| WO (1) | WO2013026838A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015207392A1 (en) | 2015-04-23 | 2016-10-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a fiber composite component |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2783764B1 (en) | 2013-03-28 | 2016-07-13 | ELG Carbon Fibre International GmbH | Pyrolysis assembly and method for the recovery of carbon fibres from plastics containing carbon fibre, and recycled carbon fibres |
| FR3007412B1 (en) | 2013-06-20 | 2015-07-17 | Centre Nat Rech Scient | PROCESS FOR RECOVERING ORGANIC FIBERS FROM A COMPOSITE MATERIAL |
| DE102015203043B4 (en) * | 2015-02-20 | 2020-08-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Assembly and process for cutting semi-finished products for fiber-reinforced plastic parts |
| DE102019106524B4 (en) * | 2019-03-14 | 2024-06-06 | Mpm Environment Intelligence Gmbh | Process for the complete recycling of inorganic fibre reinforced epoxy composites containing boron halides |
| CN111823447A (en) * | 2020-07-29 | 2020-10-27 | 湖北珍正峰新材料有限公司 | A recycling device for high temperature resistant epoxy resin |
| CN113277868B (en) * | 2021-05-25 | 2022-04-22 | 杭州幄肯新材料科技有限公司 | Light carbon fiber/carbon composite thermal field material and preparation method thereof |
| IT202100027386A1 (en) * | 2021-10-25 | 2023-04-25 | Wolffia S R L | DEVICE FOR THE RECOVERY OF COMPOSITE MATERIAL PRODUCTION SCRAP |
| DE102021131453A1 (en) | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Cevotec Gmbh | Arrangement of slivers |
| DE102023209104A1 (en) | 2023-09-19 | 2025-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for recycling composite material, composite material, uses thereof and component |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19514543C1 (en) * | 1995-04-20 | 1996-03-07 | Daimler Benz Ag | Reclamation of waste from fibre-reinforced roads and resins and prepregs |
| JP2003033915A (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-04 | Nikkiso Co Ltd | Method of recycling CFRP waste material |
| DE102007058893A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-13 | Bahnemann, Manfred, Dipl.-Ing. | Fibrous composite decomposition involves utilizing product consisting of fibrous composite, where product is shredded and is supplied to impact mill, particularly horizontal impact mill |
| DE102008002846B4 (en) * | 2008-05-08 | 2010-02-18 | Cfk Valley Stade Recycling Gmbh & Co. Kg | Waste treatment process and arrangement |
| DE102009023529A1 (en) * | 2009-05-30 | 2010-12-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for recycling fiber composite waste from undrenched carbon fibers, comprises macerating the waste in separate, equally large fractions of defined fiber length and subsequently under retaining of the fiber length |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4325775C2 (en) * | 1993-07-31 | 2002-06-20 | Sgl Carbon Ag | Process for recycling carbon fiber composites |
| ITRM20020217A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-20 | Enea Ente Nuove Tec | PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF CARBON AND / OR GLASS FIBERS FROM COMPOSITES OF THE SAME IN POLYMERIC MATRICES, AND MEANS FOR ITS IMPLEMENTATION |
| DE102007012609B4 (en) * | 2007-03-13 | 2010-05-12 | Eads Deutschland Gmbh | Laying device and laying punch for use in a laying device |
| ATE511436T1 (en) * | 2008-07-24 | 2011-06-15 | Alenia Aeronautica Spa | METHOD FOR RECYCLING WASTE PREPREG MATERIALS |
-
2011
- 2011-08-25 DE DE201110081575 patent/DE102011081575B4/en active Active
-
2012
- 2012-08-21 WO PCT/EP2012/066225 patent/WO2013026838A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19514543C1 (en) * | 1995-04-20 | 1996-03-07 | Daimler Benz Ag | Reclamation of waste from fibre-reinforced roads and resins and prepregs |
| JP2003033915A (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-04 | Nikkiso Co Ltd | Method of recycling CFRP waste material |
| DE102007058893A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-13 | Bahnemann, Manfred, Dipl.-Ing. | Fibrous composite decomposition involves utilizing product consisting of fibrous composite, where product is shredded and is supplied to impact mill, particularly horizontal impact mill |
| DE102008002846B4 (en) * | 2008-05-08 | 2010-02-18 | Cfk Valley Stade Recycling Gmbh & Co. Kg | Waste treatment process and arrangement |
| DE102009023529A1 (en) * | 2009-05-30 | 2010-12-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for recycling fiber composite waste from undrenched carbon fibers, comprises macerating the waste in separate, equally large fractions of defined fiber length and subsequently under retaining of the fiber length |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015207392A1 (en) | 2015-04-23 | 2016-10-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a fiber composite component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102011081575A1 (en) | 2013-02-28 |
| WO2013026838A1 (en) | 2013-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102011081575B4 (en) | Process for recycling fiber-reinforced plastics | |
| EP2282879B1 (en) | Waste treatment method and corresponding arrangement | |
| DE102013112933B4 (en) | Process for repairing fiber-plastic composites | |
| EP2822762B1 (en) | Method for producing components from fibre-reinforced composite material | |
| EP2262630B1 (en) | Process for producing fibre preforms | |
| DE102012004942B4 (en) | Process for producing a preform and a fiber composite prefabricated component produced therefrom | |
| EP2165821B1 (en) | Method and apparatus for producing a fibre-reinforced composite material and the use of the fibre-reinforced composite material | |
| DE102010042349B4 (en) | Semifinished textile product, in particular prepreg, based on carbon fiber nonwoven composed of recycled fibers, process for the production and use of the semi-finished textile product and carbon fiber reinforced composite material | |
| EP2410576A2 (en) | Compound component with solar active layer and method for manufacturing same | |
| DE102013002005A1 (en) | Process for the recovery of fibers from components and products made of plastic fiber composite materials | |
| DE102020129065A1 (en) | CLASS A COMPONENTS WITH MOLDABLE CARBON FIBER | |
| DE102013210934A1 (en) | Method and device for producing a fiber composite component and fiber composite component | |
| DE102011109724A1 (en) | Fiber reinforced plastic composite component for motor car, has fibers in component regions in composite with matrix material, where component is formed as electrical conductive component imparting electric conductivity with one of regions | |
| DE102009044833A1 (en) | Semifinished textile product and method for its production | |
| DE102011115966B4 (en) | A method of making a CFRP molding material and method of making a particulate carbon fiber recyclate | |
| EP3245048A1 (en) | 3-dimensional high-strength fiber composite component and method for producing same | |
| DE102010033287A1 (en) | Molded composite fiber component i.e. boot lid inner shell, manufacturing method for motor vehicle, involves allowing matrix material to cure by subjecting material to temperature and pressure, and removing molded fiber composite component | |
| EP3261822A1 (en) | Processing arrangement and a method for producing a fibre-reinforced plastic component | |
| EP2732946B1 (en) | Composite, component therefrom and method for producing the same | |
| DE102017128501A1 (en) | Method for producing a composite component | |
| EP2687349B1 (en) | Method for manufacturing lightweight components from carbon-fibre reinforced thermoplastics | |
| DE102021107720A1 (en) | Process, device and system for producing a three-dimensional molded part | |
| EP2860026B1 (en) | Polymer composite and method for producing the same | |
| WO2013017379A1 (en) | Method for producing fiber reinforced ceramic shaped bodies | |
| DE102015216260A1 (en) | High-volume in-situ activation and consolidation of polymer materials for the production of CF preforms and CFRP components |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141003 |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: MAIWALD GMBH, DE Representative=s name: MAIWALD PATENTANWALTS- UND RECHTSANWALTSGESELL, DE |