Frontglas mm EVA-Folie typisch 0. Ursprüngliche Arbeiten beschreiben DDA als vierfach funktionellen Härter, der über Polyadditionsreaktion an den Epoxidgruppen des Glycidethers ein duroplastisches etzwerk bildet [24]. Durch leichte mechanische Einwirkung auf die Glasfragmente kann die Trennung jedoch forciert werden.


Oktober in Kraft; eine ergänzende strenge omputerschrottverordnung ist nicht in Sicht. Akteure in Sachen Umwelt sind - pikanterweise - Hersteller samt angeschlossener Recyclingunternehmen, die sich im Frühjahr zum ersten bundesweiten Recyclingnetz für Elektronikschrott YLE zusammengeschlossen haben. Allein kamen 4 Millionen neuer Geräte hinzu. Die mittlere Betriebsdauer eines Ps in Privathaushalten beträgt dabei gerade vier Jahre! Der überwiegende Rest wird auf Deponien entsorgt; Wertverschwendung und Umweltbelastung zugleich.

PB aus alten Kondensatoren, bromierte Flammschutzmittel, mit Antimontrioxid versehene Leiterplatten, Schwermetalle aus Akkumulatoren, quecksilberbehaftete Bauteile, stark bleihaltige Gläser, Leuchtstoffe. Ein notwendiger Fingerzeig, zweifellos - auf die Spitze des Eisbergs. Verbundwerkstoffe aus Epoxid-Harz in Form von Leiterplattenbasismaterial weisen nur ein geringes toxisches Gefährdungspotential auf.

Da der Werkstoff gegen hemikalieneinwirkung weitgehend inert ist, können auch nur begrenzt lösliche Bestandteile ausgeschwemmt werden.

Gleiches gilt für das Ausgasen flüchtiger Verbindungen, da die Zersetzungstemperatur des Polymers mit ca. Zur Erfüllung der gesetzlichen Auflagen zur Schwerentflammbarkeit von kunststoffhaltigen Elektronik-Komponenten ist es notwendig, den Matrixwerkstoff mit sog.

Verwendung finden bei der Platinenfertigung hauptsächlich reaktive Flammhemmer wie Tetrabrom-Bisphenol-A, die während der Prepreg-Fertigung in die Matrix einpolymerisiert werden. Häufig wird auch Antimontrioxid als Synergist zugesetzt. Gerade diese Verbindungen erschweren jedoch ein sachgerechtes Recycling, da sie bei Verwertungsaktivitäten korrosive Umsetzungsprodukte wie HBr, toxikologisch relevante Verbindungen wie Dioxine und Furane oder weitere biologisch schwer abbaubare bromierte Zersetzungsprodukte mit hohem toxikologisch-ökologischem Gefährdungspotential bilden können.

Sie sind allerdings von beträchtlichem, ökonomischen Interesse, da sie bis zu 10 Prozent des Gesamtgewichts des Materials ausmachen können. Die technische Bromgewinnung geschieht durch Reduktion bromidhaltiger Salzlaugen, vornehmlich aus den arnallit-endlaugen der Kaliumchlorid-Gewinnung.

Wegen des steigenden Bedarfs an Brom werden jedoch heute auch die an Brom ärmeren Endlaugen von Sylvinit- und Hartsalzbetrieben und sogar Meerwasser zur Bromgewinnung herangezogen. Da eine gewisse Grundkonzentration an Brom für die Wirtschaftlichkeit dieser Prozesse notwendig ist, werden sie momentan nur in wenigen Ländern, z. Aus diesem Grund wird in anderen Industrienationen die über eine ausgeprägte hemieproduktion verfügen die Rückgewinnung bromhaltiger Komponenten verstärkt vorangetrieben.

Dabei werden die günstigen mechanischen Eigenschaften des eingelagerten Stoffes für den Verbundwerkstoff genutzt. Wichtige Eigenschaften der eingelagerten Phase, die diese dann an den Verbundwerkstoff weitergibt, sind vor allem die elastische Steifigkeit, die Zug- und Wechselfestigkeit, die Härte, ferner elektrische und magnetische Eigenschaften.

Der gebräuchlichste Herstellungsweg für Verbundwerkstoffe ist das mechanisch-thermische Zusammenfügen. Eine Alternative zum mechanisch-thermische Zusammenfügen besteht darin, die Bestandteile des Verbundes durch Phasentrennung aus einem homogenen Ausgangsstoff herzustellen. Dieser Verfahrensweg eignet sich allerdings nur für die Herstellung von kleinen, höchstbeanspruchten Bauteilen, bei denen die Herstellungskosten nicht so stark ins Gewicht fallen, z.

Als Matrixwerkstoff können praktisch sämtliche Werkstoffgruppen verwendet werden: Hochpolymere Kunststoffe werden als Konstruktionswerkstoffe eingesetzt.

Metalle werden seltener für ormaltemperatur-konstruktionswerkstoffe verwendet, da ihr Gewicht unvorteilhaft ist. Bei Hochtemperatur-Anwendungen, wo Kunststoffe als Matrix nicht verwendbar sind, liegt eine Domäne der faserverstärkten Metalle.

Zement, der mit Asbest-, Glas-, Kunststoff- oder Stahlfasern verstärkt wird, findet zahlreiche Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Hoch- und Staudammbau.

Beide Sorten finden auch als Vliese und textilartig hergestelltes Gewebe Verwendung. Kohlenstoff-Fasern, hergestellt durch Pyrolyse von ellulose- oder Polyacrylnitrilfasern. Extrem hohe Festigkeiten erreicht man durch eine Endstufe bei , durch die das Material weitgehend in Graphit umgewandelt wird. Fasern mit Wolfram-Seele, z. Bor, B 4 und Si. Sie werden durch thermische Zersetzung von entsprechenden Halogeniden auf einer W-Seele hergestellt.

Metallfasern werden aus dem sehr leichten, aber toxischen Beryllium, aus Stahl, iob, Molybdän und aus Wolfram hergestellt. Ihr Vorteil ist ihre plastische Duktilität, ihr achteil ihr hohes Gewicht. Unter den Keramische Fasern sind aturfasern wie z. In letzter Zeit werden jedoch auch synthetische keramische Fasern hergestellt und eingesetzt.

Hybridverbundstoffe mit zwei oder mehr eingelagerten Stoffen z. Kohle- und Glasfaser haben in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen, um Vor- und achteile einzelner Fasern gegeneinander auszugleichen Glasfaserverstärkte Kunststoffe GFK Um das iveau der mechanischen Eigenschaften von Polymerwerkstoffen anzuheben wurden schon früh damit begonnen Fasern oder Gewebe in den Kunststoff einzulagern.

Der Einsatz von gehärteten Formmassen mit Faserverstärkung hat in den letzten 20 Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Serienanwendungen im Fahrzeugbau, in der Elektroindustrie und im Bauwesen haben diesen Materialien weltweit zum Durchbruch verholfen. Die wichtigsten Faktoren sind dabei ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis und hohe Festigkeit bzw. Die typische Gebrauchsdauer dieser technischen Teile liegt zwischen 10 und 30 Jahren.

Überwiegend werden diese Materialien mit duromerer Matrix hergestellt. Die verstärkenden Fasern sind primär Glasfasern, in begrenztem Umfang werden auch Kohlenstoff- und textile Fasern wie Aramid verwendet.

BM-Materialien Bulk Moulding ompound. Duromere, insbesondere faserverstärkte, galten lange Zeit als nicht wiederverwertbar, da sie im Gegensatz zu Thermoplasten nicht aufschmelzbar sind. Flexible Platinen werden mittlerweile als Ersatz für Polyester- oder Polyimidfolien ebenfalls aus modifiziertem Epoxidharz- Glashartgewebe gefertigt z. Die Produktion der verwendeten Glasfasern erfolgt durch ein Düsenziehverfahren, das endlose Glasfasern liefert. Die Herstellung der Platinen erfolgt durch Verpressen dieser Prepregs.

Das Verbundmaterial besitzt eine hohe Biegefestigkeit, Schlagzähigkeit, geringe Brennbarkeit, einen hohen elektrischen Oberflächen- und Durchgangswiderstand, geringe elektrolytische Korrosionswirkung und hohe Kriechstromfestigkeit. Die Qualitätssicherung erfolgt auf Grund folgender ormen: Es handelt sich bei Polycarbonaten formal um Polymere, die als Polyester aus Kohlensäure und aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy- O R O Verbindungen betrachtet werden können. Die allgemeine Strukturformel lautet: Verwendung finden bei der Platinenfertigung hauptsächlich reaktive Flammhemmer wie Tetrabrom-Bisphenol-A, die während der Prepreg- Br Br Fertigung in die Matrix einpolymerisiert werden.

Häufig H 3 wird auch Antimontrioxid als Synergist zugesetzt. Die zur Verstärkung verwendeten Glasfasern werden im Düsenziehverfahren hergestellt. Daher besitzen sie eine Eigenspannung, die durch behinderte Schrumpfungsprozesse und lokal verhinderte thermische Kontraktionen unvermeidbar ist. Aus diesem Grund sind sie empfindlich gegen mechanische und chemische Beanspruchungen. Ein Angriff von Wasser, Säuren und Laugen ist selbst dann nicht ausgeschlossen, wenn sie in den Matrixwerkstoff eingebettet sind.

Elektrolyte können sich durch utzung der Kapillarkräfte der Glasfasern sehr schnell im Werkstoff ausbreiten. Dabei kann eine zusätzliche mechanische Beanspruchung das Eindringen beschleunigen. Zwei Zerstörungsmechanismen sind bekannt: Die Auslaugung tiefer liegender Glasschichten kann nur durch das stehengebliebene Kieselsäuregerüst hindurch erfolgen. Somit wird die Geschwindigkeit der Auslaugung diffusionskontrolliert.

Es kommt zu alkalischen Folgereaktionen, wodurch die Glasfasern sehr viel schneller zerstört werden, als durch den Angriff reinen Wassers. Säuren, auch organische, insbesondere Oxalsäure führen zur Auslaugung von Elementarglasfasern. Beginnend mit der Aushärtung des Polymers schwindet das Epoxidharz dreidimensional und verursacht, als Folge seiner Haftung auf den Glasfasern, deren Stauchung.

Diese Technologie trägt zur Schonung der fossilen Energievorräte und zum Abbau von Risiken in der Energieversorgung bei. Die Photovoltaik-Technik gilt als ausgereift. Problematisch ist jedoch der hohe Preis der Solarzellen. In Deutschland kostet zur Zeit eine Kilowattstunde Sonnenstrom 1.

Atomstrom ist für weniger als ein Zehntel davon zu haben. Zwei Faktoren machen die Produktion von Solarzellen kostenintensiv: Wegen der relativ geringen achfrage werden die Anlagen noch immer weitestgehend manuell gefertigt und das Ausgangsmaterial Silicium ist teuer. Solarzellen aus kristallinem Silizium werden heute vom mw- bis zu MW-Bereich im Weltraum und auf der Erde erfolgreich eingesetzt.

Schwerpunkte heutiger Forschung sind die Erhöhung des Wirkungsgrades, die Zuverlässigkeit der Komponenten und die Reduzierung der Kosten, um die Technik wettbewerbsorientiert am Markt zu plazieren.

Dies liegt, neben der noch geringen Verbreitungsdichte photovoltaischer Anlagen, an der, mit Jahren sehr langen, Lebenserwartung solcher Systeme. Silizium ist ein sehr sprödes und bruchempfindliches Material. Um die volle Funktionsfähigkeit der Solarzelle als Halbleiterbauelement über längere Zeit zu gewährleisten, ist deshalb ein Schutz vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, mechanische Beschädigung, Schmutz usw.

Bei Konsum-Anwendungen spielt neben den technischen Anforderungen insbesondere das Design und die Kosten eine wesentliche Rolle. Bei Anwendungen im Kleinleistungsbereich wie z. Bewährt hat sich hier der Platinenaufbau. Als Schutz gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung ist ein transparenter Lack auf der Oberfläche der Solarzellen ausreichend.

Platinenaufbauten können vorzugsweise dort eingesetzt werden, wo ein weitgehend geschlossenes Gehäuse zur Verfügung steht. Wenn aus anwendungstechnischen Gründen kein Glas als Trägermaterial zugelassen wird, eignen sich Formteile aus schlagzähem transparentem Kunststoff wie z.

Für viele Anwendungen ergibt sich dadurch eine ausreichende mechanische Festigkeit und gegenüber dem Platinenaufbau ein besserer Schutz gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung.

Einbettungstechnik für den kleinen und mittleren Leistungsbereich: Zur Vorbereitung der Einkapselung und Laminierung wird ein Stapel zusammengestellt, bestehend aus: Frontglas mm EVA-Folie typisch 0. Für den Einsatz in der Photovoltaik-Modultechnik enthält sie Additive wie z. UV-Stabilisatoren, Oxidationshemmer und Haftvermittler.

Der für die Vernetzung notwendige Katalysator ist ebenfalls in der Folie enthalten. Für die Rückseitenfolie werden allgemein Verbundfolien aus Polyester und Polyvinylfluorid Tedlar mit oder ohne Aluminiumzwischenfolie als Wasserdampf-Diffusionssperre eingesetzt. Dabei wird das EVA zunächst schmelzflüssig und kann so alle Hohlräume ausfüllen. Dabei vernetzt es zu einer gummielastischen Masse.

Hierbei werden die Solarzellen zwischen zwei Glasplatten eingelegt und der Zwischenraum mit einem niedrigviskosen Acrylharz ausgegossen. Kohlensäurediestern in Polykondensations- bzw. Polycarbonate sind O n amorphe, durch achbehandlung aber z. Sie besitzen hohe Festigkeit, Steifheit u. Härte, gute elektrische Isoliereigenschaften, hohe Beständigkeit gegenüber Witterungs- und Strahlungseinflüssen und brennen nach Entfernen einer Zündquelle nicht weiter.

Bei ompact-disks ist die Polycarbonatscheibe einseitig mit einer Metallfolie zu Reflektionszwecken beschichtet.

Die Rückseite dieser Metallfolie - meistens Aluminium ist mit einem Label aus Pigmentfarbe und einem Decklack zum Oberflächenschutz versehen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden handelsübliche Ds verwendet. Wenn die Polymerketten eine gewisse Mindestlänge von einigen 10 Monomereinheiten überschreiten, befinden sie sich bei Raumtemperatur in festem Zustand. Um brauchbare mechanische Eigenschaften zu besitzen, müssen die Kettenmoleküle eine für jedes Polymer typische Mindestlänge besitzen.

Die Kettenlänge wird in der Regel durch das mittlere Molekulargewicht ausgedrückt. Diese liegt bei den genannten Kunststoffen zwischen und Jedoch wird die molekulare Beweglichkeit der einzelnen Kettensegmente um so geringer, je länger die Molekülketten werden.

Als Beispiel sei PV genannt, dessen Glastemperatur Erweichungstemperatur durch die starken polaren Wechselwirkungskräfte extrem hoch liegt. Die Dispersions-Wechselwirkungskräfte beruhen auf Anziehung und sind deshalb sehr schwach und besonders stark von der Entfernung abhängig. Sie treten deshalb nur in den kristallinen Bereichen von Kunststoffen, in denen Kettensegmente in dichtester Packung vorliegen, in Erscheinung und wirken sich besonders auf die Festigkeit und den Modul aus.

Eigenschaften im festen Zustand und in der Schmelze Die Eigenschaften aller thermoplastischen Kunststoffe unterscheidet sich hier nicht grundlegend. Sie wird um so besser, je kürzer die Ketten sind. Dieses Verhalten erklärt sich über eine einfache Modellvorstellung. Diese Knäuel sind über einzelne Kettensegmente, die miteinander verschlauft sind, verbunden.

Ein hohes Molekulargewicht, d. Dafür sind jedoch gute mechanische Eigenschaften, vor allem Zähigkeit im festen Zustand zu beobachten. Sortenreines, ungeschädigtes Polymer Lange Moleküle und verschlaufen stark. Ein geschädigtes Molekül ist somit nur noch wenig oder gar nicht in der Lage, sich mit anderen Molekülen zu Verschlaufen.

Durch die verringerte mittlere Kettenlänge wird die Schmelze zwar dünnflüssiger, aber es verringert sich auch die Zähigkeit im festen Zustand. Entstehende Risse an den Grenzflächen können nun ungehindert zwischen den Molekülknäueln durchlaufen, weil sie nicht mehr durch die, die Grenze zwischen den Knäueln überbrückenden, verschlaufenden Molekülen abgefangen werden.

Sortenreines, gealtertes Polymer Kurze, abgebaute Ketten ermöglichen nur wenig Verschlaufungen Folgen: Geringe Festigkeit und Zähigkeit; dünnflüssige Schmelze Gemischte Kunststoffabfälle Unterschiedliche Kunststoffe sind in der Regel nicht kompatibel, d. Dies führt zu extremen Produktinhomogenitäten, die mechanisch minderwertige Eigenschaften und häufig ungewollte Oberflächenstrukturen zur Folge haben.

Sehr geringe Festigkeit und Zähigkeit. Solcherart hergestellte Kunststoffe werden Blends genannt. Es wird versucht, diese Methode auch auf Kunststoffabfälle anzuwenden. Ebenfalls sollten sie möglichst sauber sein. Diese Bedingungen sind bei den meisten innerbetrieblichen Fertigungsabfällen gegeben, weshalb hier Recycling seit Jahren praktiziert wird. Wenn jedoch die wiedergewonnenen, sortenreinen Kunststoffe durch langjährigen Gebrauch abgebaut sind, dann werden die Produkte aus einem solchen Recyclat spröde.

Inhaltsstoffe wie Weichmacher oder Photostabilisatoren, die sich während des ersten Gebrauchszyklus des Kunststoffes abgebaut haben, wieder aufzufüllen. Wenn stofflich rezykliert wird, dann spart man gegenüber einem neu hergestellten Werkstoff nur den Arbeitsgang des Polymerisierens ein. So beträgt bei den Polyolefinen die für die Polymerisation verbrauchte Energie ca. Stellt man hingegen durch zwei Arbeitsgänge, Zerschneiden und Extrudieren, neue Folien her, dann kann dies auch ökonomisch sein, wenn auch die optischen Eigenschaften gut genug sind, um für diese Erzeugnisse Käufer zu finden.

Es kann ökologisch jedoch nicht sinnvoll sein, zusätzliche, wertvolle Energie in ein noch dazu in der Regel qualitativ minderwertiges Produkt zu investieren. Es handelt sich hierbei jedoch um eine dynamische Bilanzierung: Da der Recyclingaufwand für alle Thermoplaste in etwa gleich ist und bei ca. Preise für neue und rezyklierte Kunststoffe im Vergleich zu den Minimalkosten [5].

Vernetzte Polymere, sogenannte Duroplaste, können hingegen in geeigneten Lösungsmitteln nur quellen und sind somit im eigentlichen Sinne des Wortes nicht löslich. Damit wird ein Abtransport des Moleküls in die Lösung unterbunden. Ob eine Lösung möglich ist, und bei welchen Temperaturen sie entsteht, hängt von dem Aufbau der Polymere ebenso wie von demjenigen der Lösungsmittel ab.

Es gilt für Polymere ebenso wie für kleine Moleküle die Regel der Alchimisten: Similia similibus solvuntur Gleiches löst Gleiches, beide müssen eine ähnliche Struktur ihres molekularen Aufbaus besitzen. Zunächst wird bei Zugabe eines affinen Lösungsmittels zu einem Polymer das Lösungsmittel im Molekülknäuel aufgenommen und in dieses eingelagert.

Es bildet sich ein Gel, das dann durch weiter eindringende Lösungsmittelmoleküle langsam desintegriert, indem solvatisierte Polymermoleküle in das Lösungsmittel hinausdiffundieren. Man erhält eine viskose Lösung. Dieser zweite Schritt kann durch Bewegung der Lösung und dem damit verbundenen Abbau der Diffusionsgrenzschicht beschleunigt werden. Schematische Darstellung des Lösungsvorgangs Amorphe Thermoplaste lassen sich mit geeigneten Lösungsmitteln bei allen Temperaturen auflösen; teilkristalline Thermoplaste werden erst löslich, wenn die Temperatur in die ähe des Schmelzpunktes kommt.

Teilkristalline Kunststoffe sind bei Raumtemperatur allenfalls so weit quellbar, als der amorphe Anteil Lösungsmittel aufnimmt. Vernetzte Polymere und Elastomere können nicht gelöst, allenfalls gequollen werden. Xylol Das Verfahren erwies sich für die meisten Anwendungsfälle als zu teuer, zumal physikalisch vermischte, sortenreine Kunststoffe, wie die in diesem Verfahren untersuchten, auch durch rein physikalische Prozesse wie Schwimm-Sink- oder Hydrozyklon-Trennung separiert werden können.

Der aufgelöste Kunststoff kann abgepumpt und das gelöste Polymer wiedergewonnen werden. Zum Ausfällen des Kunststoffes wird eine Kombination von thermischen und solvatatiosminimierenden Effekten genutzt. Die Kunststofflösung wird in ein Fällmedium, vorzugsweise Wasser gegeben, dessen Temperatur deutlich über dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegt, in dem der Kunststoff gelöst ist.

Auf diese Weise sollte die Auftrennung von Materialverbunden, seien es nun Kunststoff-Metall- oder Kunststoff-Kunststoff-Verbundwerkstoffe möglich sein. Löslichkeit und Kohäsionsenergiedichte Probleme der Verträglichkeit zwischen Lösungsmittel und Polymeren treten in der Industrie häufig auf. So ist beispielsweise die korrekte Materialwahl für Schlauchleitungen oder Dichtungen von vorrangiger Bedeutung, da ein Quell- oder Lösevorgang die Funktionsfähigkeit des polymeren Bauteils beeinträchtigen könnte.

Eine ungeeignete Auswahl kann weitreichende Konsequenzen nach sich ziehen. Das zunächst gewählte Polymer für die Dichtungen des Fahrgestells beim DFlugzeug verursachte ständig Blockierungen des Fahrgestells, da die Dichtungen beim Kontakt mit der Hydraulikflüssigkeit aufquollen. Dies führte beinahe zu einem. Durch den Einsatz eines modifizierten Polymers konnte das Problem behoben werden. Um solche Probleme zu vermeiden, werden Hilfsmittel benötigt, die Polymer-Flüssigkeits- Wechselwirkungen prognostizieren und somit die Wahl geeigneter Lösungsmittel für ein Polymer erleichtern.

Für unpolare, nicht-assoziierte Moleküle ist H m positiv und nahezu identisch mit der Mischungsenthalpie kleiner Moleküle. Die für unpolare Systeme vorgeschlagene Beziehung: Dem Polymer wird dann ein dem Lösungsmittel ähnlicher Wert zugeordnet. Wird das Benzol durch andere Lösungsmittel ersetzt, verschiebt sich dieser Peak. Die zwei beschriebenen Parameter waren also nicht vollständig in der Lage das Lösungsverhalten zu beschreiben.

Dabei kann die Koordinate eines Polymers als Zentrum einer Kugel, der sog. Löslichkeitsparameter können durch direkte Messung, Korrelationsrechnungen mit anderen physikalischen Parametern oder indirekte Berechnungen bestimmt werden.

Dabei können die Löslichkeitsparameter von Lösungsmitteln normalerweise direkt bestimmt werden. Löslichkeitsparameter von Polymeren hingegen können nur indirekt bestimmt werden und variieren durch ihren Aufbau, z.

Desweiteren spielt für die Löslichkeit der Ordnungsgrad der Polymere zueinander eine entscheidende Rolle. Deshalb wird für Polymere üblicherweise ein Löslichkeitsbereich angegeben. Die Ermittlung der Löslichkeitsparameter erfolgt durch sog. Der exakteste Weg zur Bestimmung des Löslichkeitsparameters von Lösungsmitteln ist die Berechnung über die Verdampfungsenthalpie bei 25 und das Molvolumen: Van der Waals sche Gaskonstante: Es wurden 88 Lösungsmittel eingeteilt, wovon sieben willkürlich in der Grafik umorientiert wurden.

Desweiteren verwies er erstmals auf die Schwierigkeiten der Betrachtung binärer Lösungsmittelgemische bei Entstehung von Donor- Akzeptor-Komplexen: Dies gelang problemlos für unpolare Substanzen, jedoch konnten viele Untersuchungen an polaren Substanzen oder Lösungsmitteln mit starken intermolekularen Wechselwirkungen nicht zufriedenstellend erklärt werden.

Dieses anormale Verhalten konnte durch die Verwendung dreidimensionaler Löslichkeitskonzepte zwanglos erklärt werden. Die verschiedenen auftretenden Möglichkeiten des Quellverhaltens lassen sich anhand nebenstehender Grafik erläutern: Unter Annahme der Hildebrand schen Mischungsregel: Der maximale Quellungsgrad Q max des Kunststoffs wird nur erreicht, wenn die Verbindungslinie der Lösungsmittelkoordinaten, wie im Beispiel -D, den Mittelpunkt schneidet.

Mischungen, die durch das Lösungsmittelpaar E-F symbolisiert werden zeigen überhaupt kein Maximum. So sind selbst verdünnte Polymerlösungen hochviskos. Diese Eigenschaft wird kommerziell z. Letztendlich nutzt man polymere Lösungen auch zur harakterisierung der gelösten Polymere, z. Flory und Mitarbeiter beschäftigten sich in den vierziger Jahren mit dem Versuch Wechselwirkungen zwischen Polymeren und Lösungsmittel auf thermodynamischer Basis zu beschreiben.

Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Wenn 78g Benzol in einen perfekt vernetzten Traktorreifen injeziert werden, so. Selbst wenn die Molfraktion der Lösung durch die Volumenfraktion ersetzt wird, ist nur eine ungenügende Korrelation zu Versuchsergebnissen gegeben. In Lösung gehende Polymere zeigen eine bedeutend kleinere Mischungsentropie als Feststoffe mit kleinerer Molmasse. Dies verdeutlicht ein Modell, in dem die Flüssigkeit auf einem Gitternetz basiert. Bei der Lösung kleiner Moleküle kann jeder Gitterpunkt entweder von einem Lösungsmittel- oder einem Substanzmolekül besetzt werden.

Die Entropie dieses Gitters ermittelt man mittels der Boltzmann-Gleichung: Wird nun eine Polymerkette in dieses Gitter gebracht, so ist die freie Plazierungsmöglichkeit von Lösungsmittel- und Substanzmolekülen im Gitter nicht mehr gegeben.

Vielmehr wird durch Plazierung eines Kettensegmentes die Plazierung in zwei benachbarten Gitterpunkten vorbestimmt. Deshalb nimmt die Gesamtanzahl der Plazierungsmöglichkeiten und damit die Entropiezunahme ab. Gitterverteilung von a Substanzen kleiner Molmasse in einem Lösungsmittel und b einem Polymer in Lösung. Sowohl Flory als auch Huggins veröffentlichten fast gleichzeitig zwei unterschiedliche Ansätze zu diesem Thema. Obwohl sich die Ausführungen im Detail unterscheiden, werden sie gewönlicherweise zur sog.

Er kann für kleine Lösungsmittelmoleküle aus den Hansen-Parametern berechnet werden: Für unpolare Systeme nimmt er Werte zwischen 0. Ihr Ziel war die Bestimmung eines chemischen Exzess- Potentials, das aus der icht-idealität der Polymerlösung resultierte: Das chemische Exzess-Potential wird bei dieser Temperatur gleich ull und das System verhält sich thermodynamisch ideal.

Ein gutes Lösungsmittel ist in der Lage die gesamte Polymerkette zu solvatisieren. Im Gegensatz dazu gelingt einem schlechten Lösungsmittel die Solvatation nicht und das Polymer nimmt eine kontrahierte Konfiguration an. In einem icht-lösungsmittel treten überhaupt keine Polymer- Lösungsmittel-Interaktionen auf und das Polymer fällt aus der Lösung aus.

Die Temperatur am Maximum dieses so erhaltenen Phasendiagramms wird kritische Präzipitations-Temperatur genannt. Die Anwesenheit von Substanzen mit mehr als zwei funktionellen Gruppen führt zur Bildung von verzweigten Polymeren und dann zu etzwerken.

Solange das Polymer noch löslich ist, spricht man von Verzweigungen, ist es in allen Lösungsmitteln unlöslich, spricht man von Vernetzung. Schematische Struktur von Kunststoffen Die Struktur von vernetzten Polymeren wird durch die Vernetzungsdichte, die Funktionalität der Vernetzungsknoten und die Längenverteilung der etzketten zwischen zwei Vernetzungspunkten charakterisiert.

Alle etzbögen müssen gleich lang sein 2. Zwei Knoten dürfen nur durch einen etzbogen verbunden sein 4. Alle Knoten müssen dieselbe Funktionalität besitzen 5. Reale etzwerke erfüllen diese Voraussetzungen nicht, sondern enthalten strukturelle Realitäten, die man häufig als etzwerkdefekte bezeichnet. Insbesondere sind dabei freie Kettenenden, Kettenschleifen, Verschlingungen und Inhomogenitäten bei der etzknotenverteilung zu nennen.

An diesem Punkt im isothermen Härtungsverlauf durchdringt das entstehende etzwerk erstmalig das gesamte Probenvolumen. Es handelt sich also um ein percolierendes System.

Zur Ausbildung eines unlöslichen, Makromoleküls ist nur noch ein infinitesimal kleiner Umsatz notwendig. Die Vergelung setzt bei einem definierten Umsetzungsgrad ein, der durch die Funktionalität der Reaktanden bestimmt wird. Solange Kettensegmente des gebildeten etzwerkes flexibel bleiben, liegt das System im elastischen Zustand vor. Wird die Beweglichkeit aufgrund des Fortschreitens der Reaktion oder durch Abkühlung eingeschränkt, wechselt das System in den Glaszustand.

Dieser Übergang ist ein weiteres kritisches Phänomen. Die Verglasung ist ein reversibler Vorgang, der zu einer starken Einschränkung der Molekülbeweglichkeit und damit der Reaktionsfähigkeit führt.

Die Temperatur, bei der der Übergang bei isothermer Betrachtung erfolgt, hängt von der Vernetzungsdichte und der daraus resultierenden Beweglichkeit der etzwerkketten ab. Je dichter das etzwerk und je geringer die Beweglichkeit der Segmente ist, desto höher ist die Glasübergangstemperatur.

Quellung Die reversible Aufnahme von Lösungsmitteln wird als Quellung bezeichnet. Im Gegensatz zur Lösung, die durch Zugabe von immer mehr Lösungsmittel beliebig verdünnt werden kann, ist die Aufnahme von Lösungsmittel bei der Quellung scharf begrenzt. Die Quellung führt zu einem Gleichgewichtszustand mit maximalem Lösungsmittelgehalt, der auch bei beliebig langer Lagerung in dem Lösungsmittel nicht mehr zunimmt. Die dabei entstehenden Gele sind feste Körper, da sie auf Formveränderungen innerhalb eines gewissen Deformationsbereiches durch elastische Rückfederung reagieren.

Sie können sich im Rahmen von Konformationsänderungen frei bewegen und können das Lösungsmittel durch Verdampfen oder Diffusion abgeben und wieder aufnehmen. Der Grenzquellwert ist von der Polymer-Lösungsmittel-Interaktion, die über das Quell-Potential und das elastische Potential definiert ist, abhängig. Der Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn diese beiden Potentiale sich ausgleichen.

Die Flory-Quell-Gleichung beschreibt dieses Gleichgewicht: Die gereinigten Stoffe dienen dann der hemie als Rohstoffe anstelle von Erdgas oder Erdöl. Dieser Wert wird jedoch noch durch benachbarte Substituenten, d. Sie können diese Basisbindung mehr oder weniger schwächen. Zudem bilden Baufehler in den Makromolekülen eine wesentliche Ursache für niedrigere Bindungskräfte in der Kette.

Eine weitere Ursache für Schwächungen ist die Anwesenheit von Verunreinigungen, z. Katalysatorresten aus der Polymerisation, Pigmentfarbstoffe, die häufig auf Schwermetallen basieren, und Füllstoffen mit aktiven Oberflächen. Bestehen die Ketten nicht nur aus Kohlenstoffatomen, sondern auch aus Heteroatomen wie Sauerstoff, so setzt der Abbau bereits bei ca.

Die beiden wichtigsten Prozesse des chemischen Abbaus sind die Oxidation und die Hydrolyse, die vor allem bei Polymeren, die durch Polykondensation entstanden sind, eine bedeutende Rolle spielt. Selbstzerfallende Kunststoffe Polymere mit ihren hochmolekularen Strukturen besitzen einen entropisch höheren Ordnungszustand als die niedermolekularen Monomere.

Die einfachste Möglichkeit solch einen Selbstzerfall zu bewirken, ist diejenige des Weglassens von Stabilisatoren, z.

Es sind auch andere Vorschläge gemacht worden, die darin bestehen, in die Polymere empfindliche Gruppen einzubauen. Diese werden beim Recycling mit Substanzen in Kontakt gebracht, die mit diesen Gruppen reagieren, sie zerstören und so zu einem beschleunigten Zerfall der Kunststoffe führen. Je nach der Art der Einwirkung kann das Korrosionsmedium schematisch zwei Gruppen zugeordnet werden: Physikalisch aktive Medien, die nicht mit dem Polymer reagieren, aber zu Quellung bis Auflösung und zu reversiblen Veränderungen der Eigenschaften des Polymers führen.

Manche Stoffe können je nach Einwirkungsbedingungen gleichzeitig physikalisch und chemisch aktiv sein. Wasser gegenüber Polyamid bei Raumtemperatur physikalisch aktiv, während es am Siedepunkt chemisch aktiv ist und zur Hydrolyse führt. Die Einwirkung eines aggressiven Mediums auf polymere Materialien kann in folgende Teilschritte unterteilt werden: Sorption des Mediums an der Polymeroberfläche 2. Diffusion des Mediums im Polymer 3.

Wechselwirkung zwischen Polymer und dem eindringenden Medium 4. Diffusion der Reaktionsprodukte aus dem Innern des Polymers zur Oberfläche 5. Diffusion der Reaktionsprodukte von der Polymeroberfläche in das umgebende Medium Physikalisch aktive Medien Physikalisch aktive Medien reagieren nicht mit dem polymeren Material, und zwar weder mit dem Polymer noch mit den Zusatzstoffen.

Die durch die Einwirkung physikalisch aktiver Medien hervorgerufenen Veränderungen des Polymers sind reversibel. Derartige Medien führen zur Quellung, die allerdings in Auflösung übergehen kann. Beispiele für solche Medien sind die als chemisch inert anzusehenden Kohlenwasserstoffe. Aus Kunststoffen und Gummi mit Zusatzstoffen können die physikalisch aktiven Medien auch Bestandteile, z. Weichmacher, auslaugen, wodurch sich die Eigenschaften des Materials irreversibel verändern.

Der Wirkungsmechanismus physikalisch aktiver Medien beruht auf der Zerstörung der inter- und intramolekularen Wechselwirkungen im Polymer. Dadurch steigt die Beweglichkeit der Makromoleküle, die Elastizität des Polymers steigt, während die Glasübergangstemperatur und die Härte sowie die Festigkeit abnehmen. Durch die erhöhte Beweglichkeit der Makromoleküle wird der Abbau innerer Spannungen im Polymer erleichtert, wodurch sich vorübergehend die Festigkeit erhöhen kann. Die Beständigkeit von Polymeren gegenüber physikalisch aktiven Medien ist neben der Polarität vor allem von der physikalischen Struktur des Polymers abhängig.

So ist ein Polymer mit höherem Kristallisationsgrad gegenüber einem Lösungsmittel beständiger als ein weniger kristallisiertes Material; LDPE quillt z. Auch Füllstoffe können die Widerstandsfähigkeit von Polymeren gegen physikalisch aktiven Medien beeinflussen. Eine wichtige Rolle spielt ferner die Temperatur: Durch diese chemische Reaktion treten starke Beeinträchtigungen der Gebrauchseigenschaften des Polymers auf.

Der Reaktionsverlauf ist jedoch bei polymeren und niedermolekularen Substanzen verschieden. Zum Unterschied von den niedermolekularen Verbindungen enthält das Makromolekül zahlreiche reaktionsfähige Gruppen, die jedoch nicht alle an der Reaktion teilnehmen. Polyethylen, gegen Säuren, Basen, Salze und schwache Oxidationsmittel sehr beständig. Durch Einführung von Substituenten in die Polyethylenkette steigert sich die Korrosionsgeschwindigkeit.

Ebenso ist auch die Beständigkeit von Polyvinylacetat, Polyacrylsäure und anderen hochmolekularen Verbindungen geringer, deren Struktur grundsätzlich von der des Polyethylens durch teilweise oder vollständige Substitution des Wasserstoffs durch Hydroxyl-, Acetyl- oder andere funktionelle Gruppen abgeleitet werden kann.

Eine Ausnahme bilden dabei allerdings diejenigen Verbindungen, bei denen der Wasserstoff der Polyethylenkette durch Fluor und hlor ersetzt ist und, in gewissem Umfang, auch die Verbindungen, bei denen der Wasserstoff nur durch hlor ersetzt ist. Vertreter der ersten Gruppe sind Polytetrafluorethylen und Polytrifluorchlorethylen, die praktisch gegen alle chemischen Substanzen beständig sind. Von den chlorierten Derivaten des Polyethylens sind am wichtigsten Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, die gegen Alkalien, Säuren, Salze und manche Oxidationsmittel beständig sind.

Durch Doppelbindungen im Makromolekül wird die Beständigkeit, besonders gegen Oxidationsmittel, stark verringert, wie es z.

Hochmolekulare Verbindungen, in denen die Struktureinheiten über Heteroatome verbunden sind, werden durch chemisch aktive Medien sehr leicht zerstört, es sei denn die Reaktivität der Heteroatome wird durch induktive- oder mesomere Effekte herabgesetzt. So werden Polyamide, Polyurethane und Polyester ebenso wie ihre niedermolekularen Homologen von Säuren und Basen hydrolysiert.

Die Geschwindigkeit des chemischen Abbaus von Polymeren steigt exponentiell mit der Temperatur. Bei Temperaturen oberhalb der Glastemperatur Erweichungstemperatur des Polymers nimmt die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion mit steigender Temperatur häufig noch weiter zu. Diese Beschleunigung liegt hauptsächlich in der erleichterten Diffusion des Mediums im Polymer begründet. Durch Erhöhung der Konzentration des einwirkenden Mediums wird der Abbau von Polymeren gewöhnlich beschleunigt.

In manchen Fällen, besonders bei Änderung des Abbaumechanismus, kann sich der Abbau des Polymers bei zunehmender Konzentration der aggressiven Substanz auch verlangsamen. Durch die Reaktion zwischen Polymer und dem einwirkenden Medium entstehen manchmal auch Grenzschichten von Umwandlungsprodukten, die dann die Diffusion des aggressiven Mediums hemmen und damit auch die Abbaugeschwindigkeit verringern.

Schon mechanische Spannungen allein vermögen kovalente Bindungen im Makromolekül zu brechen. Wenn das Medium nicht in das Polymer eindringen kann, kommen die beiden Komponenten nur an der Feststoffoberfläche in Kontakt.

In den meisten Fällen ist aber die Diffusionsgeschwindigkeit der Faktor, welcher die Kinetik des Abbaus polymerer Materialien bei Einwirkung aggressiver Medien bestimmt.

Die aktivierte Diffusion ist bedingt durch die thermische Bewegung der Makromolekülsegmente und ist verbunden mit dem Vorhandensein eines freien Volumens im Polymer, das aufgrund der thermischen Bewegung der Polymerkettensegmente ständig entstehen und verschwinden kann.

Die Möglichkeit und die Leichtigkeit der Bildung freier Volumina sind abhängig von der Beweglichkeit der Makromoleküle. Sind die Polymerketten beweglich und flexibel, so ist nur eine sehr geringe Energie notwendig, um die einzelnen Segmente voneinander zu entfernen. Deshalb neigen Polymere niedriger Dichte mit flexiblen und beweglichen Ketten zu unbegrenzter Quellung d.

Der Transport einer niedermolekularen Substanz durch ein Polymer wird auch gehemmt, wenn der kristalline Anteil des Materials zunimmt, wenn sich die Makromoleküle orientieren können oder wenn sie vernetzt werden.

Die Vorgänge beim Transport niedermolekularer Substanzen durch eine Polymermatrix sind temperaturabhängig. Die Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Temperatur kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: Gewöhnlich steigen die Werte des Diffusions- und des Permeabilitätskoeffizienten mit zunehmender Temperatur etwas an.

Eine abrupte Änderung von Diffusions- und des Permeabilitätskoeffizienten ist in der ähe der Glasübergangstemperatur T g zu beobachten. Die Aktivierungsenergie der Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten für das Polymer im Glaszustand ist in der Regel geringer als die Aktivierungsenergie für das gleiche System im elastoplastischen Zustand bei erheblich über der Glastemperatur liegenden Temperaturen.

In derartigen Fällen kann die Diffusionsgeschwindigkeit durch Relaxationsprozesse bestimmt sein. Gase oberhalb ihrer kritischen Temperatur zeigen entweder überhaupt keine oder nur eine vernachlässigbar schwache Wechselwirkung mit Polymeren.

Der Diffusions- und der Permeabilitätskoeffizient sind dann über einen bestimmten Temperaturbereich unabhängig von der Konzentration. Die Diffusion und Permeation von Dämpfen leicht kondensierbarer Flüssigkeiten sind gewöhnlich stark von deren Konzentration im Polymer abhängig. Starke Lösungsmittel führen zur Quellung und Erweichung sowie gleichzeitig zu einer Erhöhung der Beweglichkeit der Makromolekülsegmente und einer Beschleunigung der Molekülbewegung in der diffundierenden Substanz.

Bei der Diffusion kommt es zu Wechselwirkungen zwischen den Lösungsmittelmolekülen und den Makromolekülen; als Folge davon werden die zwischenmolekularen Sekundärbindungen gespalten. Der Verlauf dieser Spaltung der für die Kohäsion verantwortlichen Kräfte ist zeitabhängig.

Für sehr kurze Relaxationszeiten tritt praktisch gleichzeitig mit der Diffusionswelle auch eine Rela-. Die mathematische Beschreibung von Diffusionsprozessen erfolgt, unter Annahme linearer Grenzbedingungen, durch die Fick schen Gesetze. Alfrey s ase I: Am Punkt X 2 t ist eine scharf definierte Grenze zwischen gequollenem Gel und lösungsmittelfreiem Polymer. Zwischen den beiden Grenzflächen X 1 t und X 2 t bildet sich ein nahezu konstanter Gradient der Lösungsmittelkonzentration heraus.

Es existiert eine scharfe Grenze zwischen dem gequollenen Gel und dem lösungsmittelarmen Kern der Probe. Dabei ist eine lineare Massenzunahme des Polymers mit der Zeit durch absorbiertes Lösungsmittel zu beobachten. Innerhalb des Gels ist die Lösungsmittelkonzentration nahezu konstant und die Grenze X 2 zwischen Gel und Polymer wandert mit konstanter Geschwindigkeit.

Sie sind oligomere Verbindungen mit zwei oder mehr Epoxid-Gruppen und oft auch Hydroxylgruppen. Bei Verwendung eines nur geringfügigen Epichlorhydrin-Überschusses reagiert der Bisphenol-A-diglycidylether unter Kettenverlängerung weiter. Eine technische Verwertung finden jedoch nur diejenigen Produkte, die kostengünstig gefertigt werden können. Das Tertabrombisphenol-A wird als Flammhemmer in Epoxidharze einpolymerisiert. Die dabei freigesetzte arboxlgruppe reagiert nun rasch mit Epoxidgruppen unter Bildung einer weiteren Estergruppe sowie einer freien Hydroxygruppe.

Die im Harz vorhandenen Hydroxygruppen konkurrieren dabei mit den arboxylgruppen unter Etherbildung. Aminhärtung von Epoxidharzen Bei der sogenannten Kalthärtung findet ein Angriff des Härters auf das Oxiransystem statt. Dabei tritt eine Ringöffnung auf. Monoamine sind als bifunktionelle Reagenzien. Diamine sind tetrafunktionell und führen zu hochvernetzten Produkten. Die einfache Handhabung des Einkomponentensystems erlaubt unterschiedliche Formen der Applikation.

Als latente Beschleuniger werden oft Harnstoffderivate eingesetzt, die erst unter Erwärmung Amine freisetzen. Das gebräuchlichste Derivat ist hierbei das ursprünglich als Herbizid verwendete - p-hlorphenyl -, -dimethylharnstoff Monuron Zur Reaktion von Glycidethern mit DDA existieren in der Literatur widersprüchliche Auffassungen.

Ursprüngliche Arbeiten beschreiben DDA als vierfach funktionellen Härter, der über Polyadditionsreaktion an den Epoxidgruppen des Glycidethers ein duroplastisches etzwerk bildet [24]. Als ebenreaktion tritt in geringem Umfang die basisch katalysierte Homopolymerisation auf. An den Amino- bzw. Iminogruppen der 2-Aminooxazoline bzw. Dabei entstehen sekundäre OH-Gruppen, die weiter Glycidether anlagern können. Es wird die Bildung von Harnstoffen durch inter- oder intramolekulare Umlagerungen vorgeschlagen.

Es wurden mehrere spezielle Reaktionsmöglichkeiten beider Systeme beschrieben. Darüber hinaus erfolgte eine massenspektroskopische Identifizierung eines präparativ abgetrennten 1: Eigenpolymerisate des Glycidethers sowie beeinflussende Faktoren ihrer Bildung wurden charakterisiert.

So unterscheiden sich die bei gebildeten Reaktionsprodukte von denen, die bei entstehen. Es wurde die Bildung von cyclischen Strukturen nachgewiesen.

Jedoch erfolgt die yclisierung nicht wie von ZAHIR vorgeschlagen über die Reaktion der Hydroxyl- mit der itrilgruppe, sondern durch intramolekulare nucleophile Substitution der Hydroxyl- durch die Imidgruppe. Unter Abspaltung von Ammoniak entstehen so Oxazolidine mit itrilfunktion. Weiterhin wird auf die Rolle von Wasser bei der Bildung von arbonylstrukturen durch Hydrolyse von imidischen und nitrilischen Gruppen hingewiesen.

Dieses Konzept wurde Anfang der neunziger Jahre von der Automobilindustrie aufgegriffen. SM-Formmasse keine wesentliche Verminderung von mechanischen Eigenschaften verursacht. Die Schlagbiegefestigkeit wird sogar erhöht, der Schwund bei der Verarbeitung gemindert und die Dichte der Formteile reduziert. Technische Bedeutung erlangten dabei solche Verfahren wie Pyrolyse, Hydrierung und die Hydrolyse mit ihren verwandten Verfahren Alkoholyse, Glycolyse usw.

Auf die Möglichkeit Pyrolyseanlagen durch teilweises Verbrennen der weniger wertvollen Pyrolysegase thermisch autark zu führen wird verwiesen. Als problematisch für dieses Verfahren stellten sich halogenierte Kunststoffe, deren Pyrolyse zu oft toxischen Kohlenwasserstoffen führt, sowie stark sauerstoffhaltige Polymere heraus.

Da Kunststoffpyrolyse hauptsächlich in Wirbelschichtreaktoren durchgeführt wird, ist ein weiteres wesentliches Hindernis für den industriellen Einsatz die Probleme beim Scale-up. Einen höheren Gehalt an wirtschaftlich interessanteren flüssigen Kohlenwasserstoffen als bei der Pyrolyse liefert die Hydrierung.

Bei diesem Verfahren werden Kunststoffabfälle Schweröl zugegeben und bei und Drücken von ca. Diese Öle sind in Raffinerien oder in chemischen Anlagen als Ölersatz direkt verwendbar. In einem Drehrohrofen werden gemahlene Leiterplattenabfälle über die Zersetzungstemperatur der Matrix hinaus erhitzt.

Die entstehenden Verkokungsgase werden einer achverbrennung und Gaswäsche zugeführt. Die Pilotanlage liefert gereinigte Glasfasermattenfragmente, die als Verstärkungsmaterial bei der BM- bzw. SM-Formmassenherstellung eingesetzt werden können.

Die mechanischen Eigenschaften der rezyklierten Glasfasern sind nur geringfügig schlechter als die neuer Fasern. Des weiteren wird Verbrennungswärme von ca. Heizwerte duroplastischer Harze Die stark differierenden Gehalte an inerten Füll und Verstärkungsstoffen machen eine konkrete Angabe des Heizwertes schwierig.

Anhand der Heizwerte für Reinharze ist jedoch eine Abschätzung gut möglich. Die bei der Verbrennung entstehenden Gase waren weniger schädlich, als solche, die durch die Verbrennung von Hausmüll verursacht werden. Die Verbrennungsrückstände waren zudem inert.

Letzteres ist insbesondere bei flammgeschützten, epoxidharzhaltigen Erzeugnissen, wie beispielsweise Leiterplatten, durch die bei der Verbrennung entstehenden Dioxine, ökologisch sehr bedenklich und stellt hohe Anforderungen an die Verbrennungstechnik. Dieser steile Kostenanstieg kann einerseits als zusätzliche Belastung für die Industrie angesehen werden, andererseits fördert diese Entwicklung den sparsamen Umgang mit Ressourcen.

Wird die Abfallproduktion auf ein Minimum beschränkt, lohnt es sich eher zu rezyklieren. Der Einsatz der in mechanischen Partikelrecycling-Verfahren anfallenden Recyclate als Füllstoffe ist kostengünstig und trägt zur Abfallreduzierung bei. Die Dioxinproblematik flammgeschützter Produkte stellt sich dabei ebenso wie in den Verbrennungsprozessen oder der metallurgischen Entsorgung.

Desweiteren schaffen Verbundwerkstoffe durch ihren heterogen Aufbau technische Probleme und sind durch den oft hohen Anteil an Füllstoffen auch wirtschaftlich unattraktiv. Die Hydrierung von Kunststoffen ist das energetisch günstigste der Verfahren, die eine Molekülspaltung bewirken.

Bei der Frage nach der Wirtschaftlichkeit gelten jedoch dieselben Einschränkungen wie bei der Pyrolyse. Zudem kommen noch die mit Mio. DM extrem hohen Baukosten für eine Hydrierungsanlage. Eine Trennung von Matrix und Glasfasergewebe wurde nicht beobachtet; eine Solvolyse der Matrix fand nicht statt.

Erst in den vergangenen Jahren konnte sich die D, durch den ständigen Preisverfall in der D- Produktion und durch die preiswerte Verfügbarkeit von D-Recordern für den privaten Haushalt, als Standard-Speichermedium durchsetzen. Es besteht aus einer Bürste, die mechanisch die Polymerüberzüge, die reflektierenden Metallbeschichtungen und die Aufdrucke entfernt.

Die bei der Behandlung entstehenden Partikel werden in einem Filter gesammelt und das abgetrennte Aluminium einer Rückgewinnung zugeführt. Um ein Schmelzen des Polycarbonats zu verhindern kann mit Druckluft, inertem Gas oder einem Wassernebel gearbeitet werden.

Die von Lack und Aluminium befreiten Ds werden gewaschen, getrocknet und granuliert. Die optischen Einbussen des rückgewonnenen Polycarbonats sind gering, jedoch fiel die Schlagzähigkeit des Recyclats stark ab.

Gegenüber dem reinen D-Polycarbonat zeigten alle Blends Verbesserungen hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Längsausdehnung und der Schlagzähigkeit.

Dabei wird gleichzeitig der darüberliegende Schutzlack und das Etikett abgewaschen. Das verbliebene Polycarbonat wird gewaschen, getrocknet, granuliert und kann danach wieder in der Produktion eingesetzte werden.

Bewertung Mechanische Verfahren zur Rückgewinnung von Polycarbonat, das auch in der D-Produktion wieder eingesetzt werden kann, sind problembehaftet. Der entstehende Abrieb ist ein Polymer-Gemisch und kann sinnvoll nur noch thermisch oder als Füllstoff entsorgt werden.

Problematisch hierbei ist die Verwendung von starken Laugen, da Polycarbonat in alkalischer Lösung hydrolysiert. Desweiteren ist das Aluminium zunächst nicht direkt zugänglich, da es als Aluminat in der Lösung vorliegt. Es wurden daher Screening-Experimente mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln durchgeführt. Die zu den Lösungsmitteln gehörenden Hildebrand- und Hansen-Parameter wurden aus tabellierten Werten errechnet, oder, soweit vorhanden, der Literatur entnommen.

Tatsächlich zeigte sich zunächst folgendes, mit der Theorie übereinstimmendes Verhalten: Das Polycarbonat zeigt sich relativ resistent gegen zwei typische Vertreter der Aliphaten, n-hexan und yclohexan die vormals klar durchscheinende Probe wird zwar milchig, die Probenoberfläche stumpf, jedoch bleibt die mechanische Festigkeit und Schlagzähigkeit erhalten. Bei der graphischen Darstellung der verwendeten Lösungsmittel nach Hildebrand zeigt sich eine klar erkennbare Abfolge und Unterscheidbarkeit in die drei Bereiche unlöslich, langsam löslich und löslich.

Aceton hat mit Das bedeutet, das selbst bei einer einfachen Modellsubstanz und wenigen Lösungsmitteln der Hildebrand-Ansatz zu stark simplifiziert und somit für eine korrekte Postulierung der Polymer- Lösungsmittel-Wechselwirkungen nicht ausreicht. Ende der 60er Jahre, als die Theorie entwickelt wurde, war Hansen noch auf die Herstellung eines realen, dreidimensionalen Gittermodells zur Erstellung einer Lösungskarte angewiesen.

Sämtliche Versuche anderer Forscher in den 70er Jahren, die dreidimensionalen Hansen- Modelle durch mathematische oder graphische Manipulation wieder in eine zweidimensionale, leichter darstellbare Form zu überführen, scheiterten an der Unübersichtlichkeit der daraus resultierenden Graphen. In Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Darstellung der dreidimensionalen Graphen falls es die Erläuterungen erfordern aus mehreren verschiedenen Blickwinkeln. Variiert man den Blickwinkel auf die Grafik, so wird diese Abgrenzung noch deutlicher: Polycarbonat-Lösungskarte 3 Die Koordinaten der das Polycarbonat auflösenden Substanzen bilden im Koordinatensystem ein sphärisches Objekt, das eine klar erkennbare Grenze zu den anderen, das Polymer nicht auflösenden Substanzen bildet.

Lösungsmittel, deren Koordinaten in der ähe der Grenzzone liegen, bewirken höchstens eine Quellung des Polymers. Wie es die Theorie prognostizierte, konnten die untersuchten Lösungsmittel innerhalb der sphere of solubility das Polycarbonat auflösen.

Gegen Substanzen deren Koordinaten weiter entfernt von der Grenze liegen, war Polycarbonat beständig. Dazu zählen insbesondere die aliphatischen Alkohole und arbonsäuren. Polycarbonat-Lösungskarte 3 unlöslich löslich Palatinol A Aceton Um die Anwendbarkeit einer solchen Lösungskarte zur Vorhersage von Löslichkeiten zu untersuchen, wurden zwei Substanzen ausgewählt, die aufgrund ihrer Hansen-Parameter zum einen zu den Lösungsmitteln Palatinol A und zum anderen zu den icht-lösungsmitteln zu rechnen sind Aceton.

Palatinol A weist folgende Hansen-Parameter auf: Laut den Vorgaben der Hansen-Theorie liegt Palatinol A innerhalb der sphere of solubility und sollte deshalb Polycarbonat auflösen. Wie das Experiment zeigte, führte die Aceton-Einwirkung nur zu einer Eintrübung und zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften des Polycarbonats.

Palatinol A hingegen löste das Polycarbonat, wenn auch langsam, auf. Sind die Hansen-Parameter eines Polymers bekannt, so kann ohne experimentellen Aufwand ein geeignetes Lösungsmittel, welches den Kunststoff aufzulösen vermag oder gegen welches der Kunststoff definitiv beständig ist, ausgewählt werden. Ebenfalls ist dieses System dazu geeignet, Lösungsmittel in bestehenden Prozessen adäquat zu substituieren, falls dies aus gesundheits- oder umwelttechnischen Gründen erforderlich ist.

Substanzen mit ähnlichen Hansen-Parametern werden gegenüber anderen Substanzen immer ein ähnliches Lösungsverhalten zeigen. Jedoch konnte kaum ein echtes icht-lösungsmittel ermittelt werden. EVA Lösungskarten , Da sich die Polymerkette abwechselnd aus extrem unpolaren aliphatischen Segmenten und polaren Acetat-Gruppen zusammensetzt, sind viele Lösungsmittel in der Lage zumindest mit Einzelgruppen der Kette in Wechselwirkung zu treten und sie zu solvatisieren.

Strenggenommen gilt diese Theorie nur für Mischungen unpolarer Substanzen und selbst bei diesen können noch Komplikationen auftreten, wenn z. Lösungsmittelgemische betrachtet werden, die zur Bildung von Donor-Akzeptor-Komplexen befähigt sind: Wie anhand der folgenden Lösungskarten illustriert, wurden zunächst zwei Substanzen mit mittleren bis schwachen Wasserstoffbrückenbindungskräften untersucht.

Die Koordinaten sind in nachfolgender Grafik markiert. Sortenreines, ungeschädigtes Polymer Lange Moleküle und verschlaufen stark. Ein geschädigtes Molekül ist somit nur noch wenig oder gar nicht in der Lage, sich mit anderen Molekülen zu Verschlaufen. Durch die verringerte mittlere Kettenlänge wird die Schmelze zwar dünnflüssiger, aber es verringert sich auch die Zähigkeit im festen Zustand. Entstehende Risse an den Grenzflächen können nun ungehindert zwischen den Molekülknäueln durchlaufen, weil sie nicht mehr durch die, die Grenze zwischen den Knäueln überbrückenden, verschlaufenden Molekülen abgefangen werden.

Sortenreines, gealtertes Polymer Kurze, abgebaute Ketten ermöglichen nur wenig Verschlaufungen Folgen: Geringe Festigkeit und Zähigkeit; dünnflüssige Schmelze Gemischte Kunststoffabfälle Unterschiedliche Kunststoffe sind in der Regel nicht kompatibel, d. Dies führt zu extremen Produktinhomogenitäten, die mechanisch minderwertige Eigenschaften und häufig ungewollte Oberflächenstrukturen zur Folge haben. Sehr geringe Festigkeit und Zähigkeit.

Solcherart hergestellte Kunststoffe werden Blends genannt. Es wird versucht, diese Methode auch auf Kunststoffabfälle anzuwenden. Ebenfalls sollten sie möglichst sauber sein. Diese Bedingungen sind bei den meisten innerbetrieblichen Fertigungsabfällen gegeben, weshalb hier Recycling seit Jahren praktiziert wird.

Wenn jedoch die wiedergewonnenen, sortenreinen Kunststoffe durch langjährigen Gebrauch abgebaut sind, dann werden die Produkte aus einem solchen Recyclat spröde. Inhaltsstoffe wie Weichmacher oder Photostabilisatoren, die sich während des ersten Gebrauchszyklus des Kunststoffes abgebaut haben, wieder aufzufüllen.

Wenn stofflich rezykliert wird, dann spart man gegenüber einem neu hergestellten Werkstoff nur den Arbeitsgang des Polymerisierens ein. So beträgt bei den Polyolefinen die für die Polymerisation verbrauchte Energie ca. Stellt man hingegen durch zwei Arbeitsgänge, Zerschneiden und Extrudieren, neue Folien her, dann kann dies auch ökonomisch sein, wenn auch die optischen Eigenschaften gut genug sind, um für diese Erzeugnisse Käufer zu finden.

Es kann ökologisch jedoch nicht sinnvoll sein, zusätzliche, wertvolle Energie in ein noch dazu in der Regel qualitativ minderwertiges Produkt zu investieren. Es handelt sich hierbei jedoch um eine dynamische Bilanzierung: Da der Recyclingaufwand für alle Thermoplaste in etwa gleich ist und bei ca. Preise für neue und rezyklierte Kunststoffe im Vergleich zu den Minimalkosten [5]. Vernetzte Polymere, sogenannte Duroplaste, können hingegen in geeigneten Lösungsmitteln nur quellen und sind somit im eigentlichen Sinne des Wortes nicht löslich.

Damit wird ein Abtransport des Moleküls in die Lösung unterbunden. Ob eine Lösung möglich ist, und bei welchen Temperaturen sie entsteht, hängt von dem Aufbau der Polymere ebenso wie von demjenigen der Lösungsmittel ab. Es gilt für Polymere ebenso wie für kleine Moleküle die Regel der Alchimisten: Similia similibus solvuntur Gleiches löst Gleiches, beide müssen eine ähnliche Struktur ihres molekularen Aufbaus besitzen. Zunächst wird bei Zugabe eines affinen Lösungsmittels zu einem Polymer das Lösungsmittel im Molekülknäuel aufgenommen und in dieses eingelagert.

Es bildet sich ein Gel, das dann durch weiter eindringende Lösungsmittelmoleküle langsam desintegriert, indem solvatisierte Polymermoleküle in das Lösungsmittel hinausdiffundieren.

Man erhält eine viskose Lösung. Dieser zweite Schritt kann durch Bewegung der Lösung und dem damit verbundenen Abbau der Diffusionsgrenzschicht beschleunigt werden. Schematische Darstellung des Lösungsvorgangs Amorphe Thermoplaste lassen sich mit geeigneten Lösungsmitteln bei allen Temperaturen auflösen; teilkristalline Thermoplaste werden erst löslich, wenn die Temperatur in die ähe des Schmelzpunktes kommt.

Teilkristalline Kunststoffe sind bei Raumtemperatur allenfalls so weit quellbar, als der amorphe Anteil Lösungsmittel aufnimmt. Vernetzte Polymere und Elastomere können nicht gelöst, allenfalls gequollen werden. Xylol Das Verfahren erwies sich für die meisten Anwendungsfälle als zu teuer, zumal physikalisch vermischte, sortenreine Kunststoffe, wie die in diesem Verfahren untersuchten, auch durch rein physikalische Prozesse wie Schwimm-Sink- oder Hydrozyklon-Trennung separiert werden können.

Der aufgelöste Kunststoff kann abgepumpt und das gelöste Polymer wiedergewonnen werden. Zum Ausfällen des Kunststoffes wird eine Kombination von thermischen und solvatatiosminimierenden Effekten genutzt. Die Kunststofflösung wird in ein Fällmedium, vorzugsweise Wasser gegeben, dessen Temperatur deutlich über dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegt, in dem der Kunststoff gelöst ist.

Auf diese Weise sollte die Auftrennung von Materialverbunden, seien es nun Kunststoff-Metall- oder Kunststoff-Kunststoff-Verbundwerkstoffe möglich sein.

Löslichkeit und Kohäsionsenergiedichte Probleme der Verträglichkeit zwischen Lösungsmittel und Polymeren treten in der Industrie häufig auf. So ist beispielsweise die korrekte Materialwahl für Schlauchleitungen oder Dichtungen von vorrangiger Bedeutung, da ein Quell- oder Lösevorgang die Funktionsfähigkeit des polymeren Bauteils beeinträchtigen könnte.

Eine ungeeignete Auswahl kann weitreichende Konsequenzen nach sich ziehen. Das zunächst gewählte Polymer für die Dichtungen des Fahrgestells beim DFlugzeug verursachte ständig Blockierungen des Fahrgestells, da die Dichtungen beim Kontakt mit der Hydraulikflüssigkeit aufquollen. Dies führte beinahe zu einem. Durch den Einsatz eines modifizierten Polymers konnte das Problem behoben werden.

Um solche Probleme zu vermeiden, werden Hilfsmittel benötigt, die Polymer-Flüssigkeits- Wechselwirkungen prognostizieren und somit die Wahl geeigneter Lösungsmittel für ein Polymer erleichtern.

Für unpolare, nicht-assoziierte Moleküle ist H m positiv und nahezu identisch mit der Mischungsenthalpie kleiner Moleküle. Die für unpolare Systeme vorgeschlagene Beziehung: Dem Polymer wird dann ein dem Lösungsmittel ähnlicher Wert zugeordnet. Wird das Benzol durch andere Lösungsmittel ersetzt, verschiebt sich dieser Peak.

Die zwei beschriebenen Parameter waren also nicht vollständig in der Lage das Lösungsverhalten zu beschreiben. Dabei kann die Koordinate eines Polymers als Zentrum einer Kugel, der sog.

Löslichkeitsparameter können durch direkte Messung, Korrelationsrechnungen mit anderen physikalischen Parametern oder indirekte Berechnungen bestimmt werden.

Dabei können die Löslichkeitsparameter von Lösungsmitteln normalerweise direkt bestimmt werden. Löslichkeitsparameter von Polymeren hingegen können nur indirekt bestimmt werden und variieren durch ihren Aufbau, z. Desweiteren spielt für die Löslichkeit der Ordnungsgrad der Polymere zueinander eine entscheidende Rolle. Deshalb wird für Polymere üblicherweise ein Löslichkeitsbereich angegeben. Die Ermittlung der Löslichkeitsparameter erfolgt durch sog. Der exakteste Weg zur Bestimmung des Löslichkeitsparameters von Lösungsmitteln ist die Berechnung über die Verdampfungsenthalpie bei 25 und das Molvolumen: Van der Waals sche Gaskonstante: Es wurden 88 Lösungsmittel eingeteilt, wovon sieben willkürlich in der Grafik umorientiert wurden.

Desweiteren verwies er erstmals auf die Schwierigkeiten der Betrachtung binärer Lösungsmittelgemische bei Entstehung von Donor- Akzeptor-Komplexen: Dies gelang problemlos für unpolare Substanzen, jedoch konnten viele Untersuchungen an polaren Substanzen oder Lösungsmitteln mit starken intermolekularen Wechselwirkungen nicht zufriedenstellend erklärt werden.

Dieses anormale Verhalten konnte durch die Verwendung dreidimensionaler Löslichkeitskonzepte zwanglos erklärt werden. Die verschiedenen auftretenden Möglichkeiten des Quellverhaltens lassen sich anhand nebenstehender Grafik erläutern: Unter Annahme der Hildebrand schen Mischungsregel: Der maximale Quellungsgrad Q max des Kunststoffs wird nur erreicht, wenn die Verbindungslinie der Lösungsmittelkoordinaten, wie im Beispiel -D, den Mittelpunkt schneidet.

Mischungen, die durch das Lösungsmittelpaar E-F symbolisiert werden zeigen überhaupt kein Maximum. So sind selbst verdünnte Polymerlösungen hochviskos. Diese Eigenschaft wird kommerziell z. Letztendlich nutzt man polymere Lösungen auch zur harakterisierung der gelösten Polymere, z. Flory und Mitarbeiter beschäftigten sich in den vierziger Jahren mit dem Versuch Wechselwirkungen zwischen Polymeren und Lösungsmittel auf thermodynamischer Basis zu beschreiben. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Wenn 78g Benzol in einen perfekt vernetzten Traktorreifen injeziert werden, so.

Selbst wenn die Molfraktion der Lösung durch die Volumenfraktion ersetzt wird, ist nur eine ungenügende Korrelation zu Versuchsergebnissen gegeben. In Lösung gehende Polymere zeigen eine bedeutend kleinere Mischungsentropie als Feststoffe mit kleinerer Molmasse. Dies verdeutlicht ein Modell, in dem die Flüssigkeit auf einem Gitternetz basiert. Bei der Lösung kleiner Moleküle kann jeder Gitterpunkt entweder von einem Lösungsmittel- oder einem Substanzmolekül besetzt werden.

Die Entropie dieses Gitters ermittelt man mittels der Boltzmann-Gleichung: Wird nun eine Polymerkette in dieses Gitter gebracht, so ist die freie Plazierungsmöglichkeit von Lösungsmittel- und Substanzmolekülen im Gitter nicht mehr gegeben. Vielmehr wird durch Plazierung eines Kettensegmentes die Plazierung in zwei benachbarten Gitterpunkten vorbestimmt. Deshalb nimmt die Gesamtanzahl der Plazierungsmöglichkeiten und damit die Entropiezunahme ab. Gitterverteilung von a Substanzen kleiner Molmasse in einem Lösungsmittel und b einem Polymer in Lösung.

Sowohl Flory als auch Huggins veröffentlichten fast gleichzeitig zwei unterschiedliche Ansätze zu diesem Thema. Obwohl sich die Ausführungen im Detail unterscheiden, werden sie gewönlicherweise zur sog. Er kann für kleine Lösungsmittelmoleküle aus den Hansen-Parametern berechnet werden: Für unpolare Systeme nimmt er Werte zwischen 0.

Ihr Ziel war die Bestimmung eines chemischen Exzess- Potentials, das aus der icht-idealität der Polymerlösung resultierte: Das chemische Exzess-Potential wird bei dieser Temperatur gleich ull und das System verhält sich thermodynamisch ideal.

Ein gutes Lösungsmittel ist in der Lage die gesamte Polymerkette zu solvatisieren. Im Gegensatz dazu gelingt einem schlechten Lösungsmittel die Solvatation nicht und das Polymer nimmt eine kontrahierte Konfiguration an. In einem icht-lösungsmittel treten überhaupt keine Polymer- Lösungsmittel-Interaktionen auf und das Polymer fällt aus der Lösung aus.

Die Temperatur am Maximum dieses so erhaltenen Phasendiagramms wird kritische Präzipitations-Temperatur genannt. Die Anwesenheit von Substanzen mit mehr als zwei funktionellen Gruppen führt zur Bildung von verzweigten Polymeren und dann zu etzwerken. Solange das Polymer noch löslich ist, spricht man von Verzweigungen, ist es in allen Lösungsmitteln unlöslich, spricht man von Vernetzung.

Schematische Struktur von Kunststoffen Die Struktur von vernetzten Polymeren wird durch die Vernetzungsdichte, die Funktionalität der Vernetzungsknoten und die Längenverteilung der etzketten zwischen zwei Vernetzungspunkten charakterisiert. Alle etzbögen müssen gleich lang sein 2. Zwei Knoten dürfen nur durch einen etzbogen verbunden sein 4. Alle Knoten müssen dieselbe Funktionalität besitzen 5.

Reale etzwerke erfüllen diese Voraussetzungen nicht, sondern enthalten strukturelle Realitäten, die man häufig als etzwerkdefekte bezeichnet. Insbesondere sind dabei freie Kettenenden, Kettenschleifen, Verschlingungen und Inhomogenitäten bei der etzknotenverteilung zu nennen. An diesem Punkt im isothermen Härtungsverlauf durchdringt das entstehende etzwerk erstmalig das gesamte Probenvolumen.

Es handelt sich also um ein percolierendes System. Zur Ausbildung eines unlöslichen, Makromoleküls ist nur noch ein infinitesimal kleiner Umsatz notwendig. Die Vergelung setzt bei einem definierten Umsetzungsgrad ein, der durch die Funktionalität der Reaktanden bestimmt wird. Solange Kettensegmente des gebildeten etzwerkes flexibel bleiben, liegt das System im elastischen Zustand vor. Wird die Beweglichkeit aufgrund des Fortschreitens der Reaktion oder durch Abkühlung eingeschränkt, wechselt das System in den Glaszustand.

Dieser Übergang ist ein weiteres kritisches Phänomen. Die Verglasung ist ein reversibler Vorgang, der zu einer starken Einschränkung der Molekülbeweglichkeit und damit der Reaktionsfähigkeit führt. Die Temperatur, bei der der Übergang bei isothermer Betrachtung erfolgt, hängt von der Vernetzungsdichte und der daraus resultierenden Beweglichkeit der etzwerkketten ab. Je dichter das etzwerk und je geringer die Beweglichkeit der Segmente ist, desto höher ist die Glasübergangstemperatur.

Quellung Die reversible Aufnahme von Lösungsmitteln wird als Quellung bezeichnet. Im Gegensatz zur Lösung, die durch Zugabe von immer mehr Lösungsmittel beliebig verdünnt werden kann, ist die Aufnahme von Lösungsmittel bei der Quellung scharf begrenzt. Die Quellung führt zu einem Gleichgewichtszustand mit maximalem Lösungsmittelgehalt, der auch bei beliebig langer Lagerung in dem Lösungsmittel nicht mehr zunimmt.

Die dabei entstehenden Gele sind feste Körper, da sie auf Formveränderungen innerhalb eines gewissen Deformationsbereiches durch elastische Rückfederung reagieren. Sie können sich im Rahmen von Konformationsänderungen frei bewegen und können das Lösungsmittel durch Verdampfen oder Diffusion abgeben und wieder aufnehmen. Der Grenzquellwert ist von der Polymer-Lösungsmittel-Interaktion, die über das Quell-Potential und das elastische Potential definiert ist, abhängig.

Der Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn diese beiden Potentiale sich ausgleichen. Die Flory-Quell-Gleichung beschreibt dieses Gleichgewicht: Die gereinigten Stoffe dienen dann der hemie als Rohstoffe anstelle von Erdgas oder Erdöl. Dieser Wert wird jedoch noch durch benachbarte Substituenten, d.

Sie können diese Basisbindung mehr oder weniger schwächen. Zudem bilden Baufehler in den Makromolekülen eine wesentliche Ursache für niedrigere Bindungskräfte in der Kette. Eine weitere Ursache für Schwächungen ist die Anwesenheit von Verunreinigungen, z. Katalysatorresten aus der Polymerisation, Pigmentfarbstoffe, die häufig auf Schwermetallen basieren, und Füllstoffen mit aktiven Oberflächen.

Bestehen die Ketten nicht nur aus Kohlenstoffatomen, sondern auch aus Heteroatomen wie Sauerstoff, so setzt der Abbau bereits bei ca. Die beiden wichtigsten Prozesse des chemischen Abbaus sind die Oxidation und die Hydrolyse, die vor allem bei Polymeren, die durch Polykondensation entstanden sind, eine bedeutende Rolle spielt.

Selbstzerfallende Kunststoffe Polymere mit ihren hochmolekularen Strukturen besitzen einen entropisch höheren Ordnungszustand als die niedermolekularen Monomere.

Die einfachste Möglichkeit solch einen Selbstzerfall zu bewirken, ist diejenige des Weglassens von Stabilisatoren, z. Es sind auch andere Vorschläge gemacht worden, die darin bestehen, in die Polymere empfindliche Gruppen einzubauen. Diese werden beim Recycling mit Substanzen in Kontakt gebracht, die mit diesen Gruppen reagieren, sie zerstören und so zu einem beschleunigten Zerfall der Kunststoffe führen. Je nach der Art der Einwirkung kann das Korrosionsmedium schematisch zwei Gruppen zugeordnet werden: Physikalisch aktive Medien, die nicht mit dem Polymer reagieren, aber zu Quellung bis Auflösung und zu reversiblen Veränderungen der Eigenschaften des Polymers führen.

Manche Stoffe können je nach Einwirkungsbedingungen gleichzeitig physikalisch und chemisch aktiv sein. Wasser gegenüber Polyamid bei Raumtemperatur physikalisch aktiv, während es am Siedepunkt chemisch aktiv ist und zur Hydrolyse führt. Die Einwirkung eines aggressiven Mediums auf polymere Materialien kann in folgende Teilschritte unterteilt werden: Sorption des Mediums an der Polymeroberfläche 2.

Diffusion des Mediums im Polymer 3. Wechselwirkung zwischen Polymer und dem eindringenden Medium 4. Diffusion der Reaktionsprodukte aus dem Innern des Polymers zur Oberfläche 5. Diffusion der Reaktionsprodukte von der Polymeroberfläche in das umgebende Medium Physikalisch aktive Medien Physikalisch aktive Medien reagieren nicht mit dem polymeren Material, und zwar weder mit dem Polymer noch mit den Zusatzstoffen.

Die durch die Einwirkung physikalisch aktiver Medien hervorgerufenen Veränderungen des Polymers sind reversibel. Derartige Medien führen zur Quellung, die allerdings in Auflösung übergehen kann.

Beispiele für solche Medien sind die als chemisch inert anzusehenden Kohlenwasserstoffe. Aus Kunststoffen und Gummi mit Zusatzstoffen können die physikalisch aktiven Medien auch Bestandteile, z. Weichmacher, auslaugen, wodurch sich die Eigenschaften des Materials irreversibel verändern. Der Wirkungsmechanismus physikalisch aktiver Medien beruht auf der Zerstörung der inter- und intramolekularen Wechselwirkungen im Polymer. Dadurch steigt die Beweglichkeit der Makromoleküle, die Elastizität des Polymers steigt, während die Glasübergangstemperatur und die Härte sowie die Festigkeit abnehmen.

Durch die erhöhte Beweglichkeit der Makromoleküle wird der Abbau innerer Spannungen im Polymer erleichtert, wodurch sich vorübergehend die Festigkeit erhöhen kann. Die Beständigkeit von Polymeren gegenüber physikalisch aktiven Medien ist neben der Polarität vor allem von der physikalischen Struktur des Polymers abhängig.

So ist ein Polymer mit höherem Kristallisationsgrad gegenüber einem Lösungsmittel beständiger als ein weniger kristallisiertes Material; LDPE quillt z. Auch Füllstoffe können die Widerstandsfähigkeit von Polymeren gegen physikalisch aktiven Medien beeinflussen. Eine wichtige Rolle spielt ferner die Temperatur: Durch diese chemische Reaktion treten starke Beeinträchtigungen der Gebrauchseigenschaften des Polymers auf.

Der Reaktionsverlauf ist jedoch bei polymeren und niedermolekularen Substanzen verschieden. Zum Unterschied von den niedermolekularen Verbindungen enthält das Makromolekül zahlreiche reaktionsfähige Gruppen, die jedoch nicht alle an der Reaktion teilnehmen. Polyethylen, gegen Säuren, Basen, Salze und schwache Oxidationsmittel sehr beständig.

Durch Einführung von Substituenten in die Polyethylenkette steigert sich die Korrosionsgeschwindigkeit. Ebenso ist auch die Beständigkeit von Polyvinylacetat, Polyacrylsäure und anderen hochmolekularen Verbindungen geringer, deren Struktur grundsätzlich von der des Polyethylens durch teilweise oder vollständige Substitution des Wasserstoffs durch Hydroxyl-, Acetyl- oder andere funktionelle Gruppen abgeleitet werden kann.

Eine Ausnahme bilden dabei allerdings diejenigen Verbindungen, bei denen der Wasserstoff der Polyethylenkette durch Fluor und hlor ersetzt ist und, in gewissem Umfang, auch die Verbindungen, bei denen der Wasserstoff nur durch hlor ersetzt ist. Vertreter der ersten Gruppe sind Polytetrafluorethylen und Polytrifluorchlorethylen, die praktisch gegen alle chemischen Substanzen beständig sind. Von den chlorierten Derivaten des Polyethylens sind am wichtigsten Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, die gegen Alkalien, Säuren, Salze und manche Oxidationsmittel beständig sind.

Durch Doppelbindungen im Makromolekül wird die Beständigkeit, besonders gegen Oxidationsmittel, stark verringert, wie es z. Hochmolekulare Verbindungen, in denen die Struktureinheiten über Heteroatome verbunden sind, werden durch chemisch aktive Medien sehr leicht zerstört, es sei denn die Reaktivität der Heteroatome wird durch induktive- oder mesomere Effekte herabgesetzt. So werden Polyamide, Polyurethane und Polyester ebenso wie ihre niedermolekularen Homologen von Säuren und Basen hydrolysiert.

Die Geschwindigkeit des chemischen Abbaus von Polymeren steigt exponentiell mit der Temperatur. Bei Temperaturen oberhalb der Glastemperatur Erweichungstemperatur des Polymers nimmt die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion mit steigender Temperatur häufig noch weiter zu. Diese Beschleunigung liegt hauptsächlich in der erleichterten Diffusion des Mediums im Polymer begründet.

Durch Erhöhung der Konzentration des einwirkenden Mediums wird der Abbau von Polymeren gewöhnlich beschleunigt. In manchen Fällen, besonders bei Änderung des Abbaumechanismus, kann sich der Abbau des Polymers bei zunehmender Konzentration der aggressiven Substanz auch verlangsamen. Durch die Reaktion zwischen Polymer und dem einwirkenden Medium entstehen manchmal auch Grenzschichten von Umwandlungsprodukten, die dann die Diffusion des aggressiven Mediums hemmen und damit auch die Abbaugeschwindigkeit verringern.

Schon mechanische Spannungen allein vermögen kovalente Bindungen im Makromolekül zu brechen. Wenn das Medium nicht in das Polymer eindringen kann, kommen die beiden Komponenten nur an der Feststoffoberfläche in Kontakt.

In den meisten Fällen ist aber die Diffusionsgeschwindigkeit der Faktor, welcher die Kinetik des Abbaus polymerer Materialien bei Einwirkung aggressiver Medien bestimmt. Die aktivierte Diffusion ist bedingt durch die thermische Bewegung der Makromolekülsegmente und ist verbunden mit dem Vorhandensein eines freien Volumens im Polymer, das aufgrund der thermischen Bewegung der Polymerkettensegmente ständig entstehen und verschwinden kann.

Die Möglichkeit und die Leichtigkeit der Bildung freier Volumina sind abhängig von der Beweglichkeit der Makromoleküle. Sind die Polymerketten beweglich und flexibel, so ist nur eine sehr geringe Energie notwendig, um die einzelnen Segmente voneinander zu entfernen. Deshalb neigen Polymere niedriger Dichte mit flexiblen und beweglichen Ketten zu unbegrenzter Quellung d. Der Transport einer niedermolekularen Substanz durch ein Polymer wird auch gehemmt, wenn der kristalline Anteil des Materials zunimmt, wenn sich die Makromoleküle orientieren können oder wenn sie vernetzt werden.

Die Vorgänge beim Transport niedermolekularer Substanzen durch eine Polymermatrix sind temperaturabhängig. Die Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Temperatur kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: Gewöhnlich steigen die Werte des Diffusions- und des Permeabilitätskoeffizienten mit zunehmender Temperatur etwas an.

Eine abrupte Änderung von Diffusions- und des Permeabilitätskoeffizienten ist in der ähe der Glasübergangstemperatur T g zu beobachten.

Die Aktivierungsenergie der Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten für das Polymer im Glaszustand ist in der Regel geringer als die Aktivierungsenergie für das gleiche System im elastoplastischen Zustand bei erheblich über der Glastemperatur liegenden Temperaturen.

In derartigen Fällen kann die Diffusionsgeschwindigkeit durch Relaxationsprozesse bestimmt sein. Gase oberhalb ihrer kritischen Temperatur zeigen entweder überhaupt keine oder nur eine vernachlässigbar schwache Wechselwirkung mit Polymeren. Der Diffusions- und der Permeabilitätskoeffizient sind dann über einen bestimmten Temperaturbereich unabhängig von der Konzentration.

Die Diffusion und Permeation von Dämpfen leicht kondensierbarer Flüssigkeiten sind gewöhnlich stark von deren Konzentration im Polymer abhängig. Starke Lösungsmittel führen zur Quellung und Erweichung sowie gleichzeitig zu einer Erhöhung der Beweglichkeit der Makromolekülsegmente und einer Beschleunigung der Molekülbewegung in der diffundierenden Substanz. Bei der Diffusion kommt es zu Wechselwirkungen zwischen den Lösungsmittelmolekülen und den Makromolekülen; als Folge davon werden die zwischenmolekularen Sekundärbindungen gespalten.

Der Verlauf dieser Spaltung der für die Kohäsion verantwortlichen Kräfte ist zeitabhängig. Für sehr kurze Relaxationszeiten tritt praktisch gleichzeitig mit der Diffusionswelle auch eine Rela-. Die mathematische Beschreibung von Diffusionsprozessen erfolgt, unter Annahme linearer Grenzbedingungen, durch die Fick schen Gesetze.

Alfrey s ase I: Am Punkt X 2 t ist eine scharf definierte Grenze zwischen gequollenem Gel und lösungsmittelfreiem Polymer. Zwischen den beiden Grenzflächen X 1 t und X 2 t bildet sich ein nahezu konstanter Gradient der Lösungsmittelkonzentration heraus. Es existiert eine scharfe Grenze zwischen dem gequollenen Gel und dem lösungsmittelarmen Kern der Probe.

Dabei ist eine lineare Massenzunahme des Polymers mit der Zeit durch absorbiertes Lösungsmittel zu beobachten. Innerhalb des Gels ist die Lösungsmittelkonzentration nahezu konstant und die Grenze X 2 zwischen Gel und Polymer wandert mit konstanter Geschwindigkeit.

Sie sind oligomere Verbindungen mit zwei oder mehr Epoxid-Gruppen und oft auch Hydroxylgruppen. Bei Verwendung eines nur geringfügigen Epichlorhydrin-Überschusses reagiert der Bisphenol-A-diglycidylether unter Kettenverlängerung weiter. Eine technische Verwertung finden jedoch nur diejenigen Produkte, die kostengünstig gefertigt werden können.

Das Tertabrombisphenol-A wird als Flammhemmer in Epoxidharze einpolymerisiert. Die dabei freigesetzte arboxlgruppe reagiert nun rasch mit Epoxidgruppen unter Bildung einer weiteren Estergruppe sowie einer freien Hydroxygruppe. Die im Harz vorhandenen Hydroxygruppen konkurrieren dabei mit den arboxylgruppen unter Etherbildung.

Aminhärtung von Epoxidharzen Bei der sogenannten Kalthärtung findet ein Angriff des Härters auf das Oxiransystem statt. Dabei tritt eine Ringöffnung auf. Monoamine sind als bifunktionelle Reagenzien. Diamine sind tetrafunktionell und führen zu hochvernetzten Produkten. Die einfache Handhabung des Einkomponentensystems erlaubt unterschiedliche Formen der Applikation. Als latente Beschleuniger werden oft Harnstoffderivate eingesetzt, die erst unter Erwärmung Amine freisetzen.

Das gebräuchlichste Derivat ist hierbei das ursprünglich als Herbizid verwendete - p-hlorphenyl -, -dimethylharnstoff Monuron Zur Reaktion von Glycidethern mit DDA existieren in der Literatur widersprüchliche Auffassungen. Ursprüngliche Arbeiten beschreiben DDA als vierfach funktionellen Härter, der über Polyadditionsreaktion an den Epoxidgruppen des Glycidethers ein duroplastisches etzwerk bildet [24]. Als ebenreaktion tritt in geringem Umfang die basisch katalysierte Homopolymerisation auf.

An den Amino- bzw. Iminogruppen der 2-Aminooxazoline bzw. Dabei entstehen sekundäre OH-Gruppen, die weiter Glycidether anlagern können. Es wird die Bildung von Harnstoffen durch inter- oder intramolekulare Umlagerungen vorgeschlagen.

Es wurden mehrere spezielle Reaktionsmöglichkeiten beider Systeme beschrieben. Darüber hinaus erfolgte eine massenspektroskopische Identifizierung eines präparativ abgetrennten 1: Eigenpolymerisate des Glycidethers sowie beeinflussende Faktoren ihrer Bildung wurden charakterisiert. So unterscheiden sich die bei gebildeten Reaktionsprodukte von denen, die bei entstehen.

Es wurde die Bildung von cyclischen Strukturen nachgewiesen. Jedoch erfolgt die yclisierung nicht wie von ZAHIR vorgeschlagen über die Reaktion der Hydroxyl- mit der itrilgruppe, sondern durch intramolekulare nucleophile Substitution der Hydroxyl- durch die Imidgruppe.

Unter Abspaltung von Ammoniak entstehen so Oxazolidine mit itrilfunktion. Weiterhin wird auf die Rolle von Wasser bei der Bildung von arbonylstrukturen durch Hydrolyse von imidischen und nitrilischen Gruppen hingewiesen. Dieses Konzept wurde Anfang der neunziger Jahre von der Automobilindustrie aufgegriffen.

SM-Formmasse keine wesentliche Verminderung von mechanischen Eigenschaften verursacht. Die Schlagbiegefestigkeit wird sogar erhöht, der Schwund bei der Verarbeitung gemindert und die Dichte der Formteile reduziert.

Technische Bedeutung erlangten dabei solche Verfahren wie Pyrolyse, Hydrierung und die Hydrolyse mit ihren verwandten Verfahren Alkoholyse, Glycolyse usw.

Auf die Möglichkeit Pyrolyseanlagen durch teilweises Verbrennen der weniger wertvollen Pyrolysegase thermisch autark zu führen wird verwiesen. Als problematisch für dieses Verfahren stellten sich halogenierte Kunststoffe, deren Pyrolyse zu oft toxischen Kohlenwasserstoffen führt, sowie stark sauerstoffhaltige Polymere heraus.

Da Kunststoffpyrolyse hauptsächlich in Wirbelschichtreaktoren durchgeführt wird, ist ein weiteres wesentliches Hindernis für den industriellen Einsatz die Probleme beim Scale-up. Einen höheren Gehalt an wirtschaftlich interessanteren flüssigen Kohlenwasserstoffen als bei der Pyrolyse liefert die Hydrierung.

Bei diesem Verfahren werden Kunststoffabfälle Schweröl zugegeben und bei und Drücken von ca. Diese Öle sind in Raffinerien oder in chemischen Anlagen als Ölersatz direkt verwendbar. In einem Drehrohrofen werden gemahlene Leiterplattenabfälle über die Zersetzungstemperatur der Matrix hinaus erhitzt.

Die entstehenden Verkokungsgase werden einer achverbrennung und Gaswäsche zugeführt. Die Pilotanlage liefert gereinigte Glasfasermattenfragmente, die als Verstärkungsmaterial bei der BM- bzw. SM-Formmassenherstellung eingesetzt werden können. Die mechanischen Eigenschaften der rezyklierten Glasfasern sind nur geringfügig schlechter als die neuer Fasern. Des weiteren wird Verbrennungswärme von ca. Heizwerte duroplastischer Harze Die stark differierenden Gehalte an inerten Füll und Verstärkungsstoffen machen eine konkrete Angabe des Heizwertes schwierig.

Anhand der Heizwerte für Reinharze ist jedoch eine Abschätzung gut möglich. Die bei der Verbrennung entstehenden Gase waren weniger schädlich, als solche, die durch die Verbrennung von Hausmüll verursacht werden.

Die Verbrennungsrückstände waren zudem inert. Letzteres ist insbesondere bei flammgeschützten, epoxidharzhaltigen Erzeugnissen, wie beispielsweise Leiterplatten, durch die bei der Verbrennung entstehenden Dioxine, ökologisch sehr bedenklich und stellt hohe Anforderungen an die Verbrennungstechnik.

Dieser steile Kostenanstieg kann einerseits als zusätzliche Belastung für die Industrie angesehen werden, andererseits fördert diese Entwicklung den sparsamen Umgang mit Ressourcen. Wird die Abfallproduktion auf ein Minimum beschränkt, lohnt es sich eher zu rezyklieren.

Der Einsatz der in mechanischen Partikelrecycling-Verfahren anfallenden Recyclate als Füllstoffe ist kostengünstig und trägt zur Abfallreduzierung bei. Die Dioxinproblematik flammgeschützter Produkte stellt sich dabei ebenso wie in den Verbrennungsprozessen oder der metallurgischen Entsorgung. Desweiteren schaffen Verbundwerkstoffe durch ihren heterogen Aufbau technische Probleme und sind durch den oft hohen Anteil an Füllstoffen auch wirtschaftlich unattraktiv.

Die Hydrierung von Kunststoffen ist das energetisch günstigste der Verfahren, die eine Molekülspaltung bewirken. Bei der Frage nach der Wirtschaftlichkeit gelten jedoch dieselben Einschränkungen wie bei der Pyrolyse. Zudem kommen noch die mit Mio. DM extrem hohen Baukosten für eine Hydrierungsanlage. Eine Trennung von Matrix und Glasfasergewebe wurde nicht beobachtet; eine Solvolyse der Matrix fand nicht statt.

Erst in den vergangenen Jahren konnte sich die D, durch den ständigen Preisverfall in der D- Produktion und durch die preiswerte Verfügbarkeit von D-Recordern für den privaten Haushalt, als Standard-Speichermedium durchsetzen. Es besteht aus einer Bürste, die mechanisch die Polymerüberzüge, die reflektierenden Metallbeschichtungen und die Aufdrucke entfernt.

Die bei der Behandlung entstehenden Partikel werden in einem Filter gesammelt und das abgetrennte Aluminium einer Rückgewinnung zugeführt. Um ein Schmelzen des Polycarbonats zu verhindern kann mit Druckluft, inertem Gas oder einem Wassernebel gearbeitet werden. Die von Lack und Aluminium befreiten Ds werden gewaschen, getrocknet und granuliert. Die optischen Einbussen des rückgewonnenen Polycarbonats sind gering, jedoch fiel die Schlagzähigkeit des Recyclats stark ab. Gegenüber dem reinen D-Polycarbonat zeigten alle Blends Verbesserungen hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Längsausdehnung und der Schlagzähigkeit.

Dabei wird gleichzeitig der darüberliegende Schutzlack und das Etikett abgewaschen. Das verbliebene Polycarbonat wird gewaschen, getrocknet, granuliert und kann danach wieder in der Produktion eingesetzte werden. Bewertung Mechanische Verfahren zur Rückgewinnung von Polycarbonat, das auch in der D-Produktion wieder eingesetzt werden kann, sind problembehaftet. Der entstehende Abrieb ist ein Polymer-Gemisch und kann sinnvoll nur noch thermisch oder als Füllstoff entsorgt werden. Problematisch hierbei ist die Verwendung von starken Laugen, da Polycarbonat in alkalischer Lösung hydrolysiert.

Desweiteren ist das Aluminium zunächst nicht direkt zugänglich, da es als Aluminat in der Lösung vorliegt.

Es wurden daher Screening-Experimente mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln durchgeführt. Die zu den Lösungsmitteln gehörenden Hildebrand- und Hansen-Parameter wurden aus tabellierten Werten errechnet, oder, soweit vorhanden, der Literatur entnommen. Tatsächlich zeigte sich zunächst folgendes, mit der Theorie übereinstimmendes Verhalten: Das Polycarbonat zeigt sich relativ resistent gegen zwei typische Vertreter der Aliphaten, n-hexan und yclohexan die vormals klar durchscheinende Probe wird zwar milchig, die Probenoberfläche stumpf, jedoch bleibt die mechanische Festigkeit und Schlagzähigkeit erhalten.

Bei der graphischen Darstellung der verwendeten Lösungsmittel nach Hildebrand zeigt sich eine klar erkennbare Abfolge und Unterscheidbarkeit in die drei Bereiche unlöslich, langsam löslich und löslich. Aceton hat mit Das bedeutet, das selbst bei einer einfachen Modellsubstanz und wenigen Lösungsmitteln der Hildebrand-Ansatz zu stark simplifiziert und somit für eine korrekte Postulierung der Polymer- Lösungsmittel-Wechselwirkungen nicht ausreicht.

Ende der 60er Jahre, als die Theorie entwickelt wurde, war Hansen noch auf die Herstellung eines realen, dreidimensionalen Gittermodells zur Erstellung einer Lösungskarte angewiesen. Sämtliche Versuche anderer Forscher in den 70er Jahren, die dreidimensionalen Hansen- Modelle durch mathematische oder graphische Manipulation wieder in eine zweidimensionale, leichter darstellbare Form zu überführen, scheiterten an der Unübersichtlichkeit der daraus resultierenden Graphen.

In Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Darstellung der dreidimensionalen Graphen falls es die Erläuterungen erfordern aus mehreren verschiedenen Blickwinkeln. Variiert man den Blickwinkel auf die Grafik, so wird diese Abgrenzung noch deutlicher: Polycarbonat-Lösungskarte 3 Die Koordinaten der das Polycarbonat auflösenden Substanzen bilden im Koordinatensystem ein sphärisches Objekt, das eine klar erkennbare Grenze zu den anderen, das Polymer nicht auflösenden Substanzen bildet.

Lösungsmittel, deren Koordinaten in der ähe der Grenzzone liegen, bewirken höchstens eine Quellung des Polymers. Wie es die Theorie prognostizierte, konnten die untersuchten Lösungsmittel innerhalb der sphere of solubility das Polycarbonat auflösen.

Gegen Substanzen deren Koordinaten weiter entfernt von der Grenze liegen, war Polycarbonat beständig. Dazu zählen insbesondere die aliphatischen Alkohole und arbonsäuren. Polycarbonat-Lösungskarte 3 unlöslich löslich Palatinol A Aceton Um die Anwendbarkeit einer solchen Lösungskarte zur Vorhersage von Löslichkeiten zu untersuchen, wurden zwei Substanzen ausgewählt, die aufgrund ihrer Hansen-Parameter zum einen zu den Lösungsmitteln Palatinol A und zum anderen zu den icht-lösungsmitteln zu rechnen sind Aceton.

Palatinol A weist folgende Hansen-Parameter auf: Laut den Vorgaben der Hansen-Theorie liegt Palatinol A innerhalb der sphere of solubility und sollte deshalb Polycarbonat auflösen. Wie das Experiment zeigte, führte die Aceton-Einwirkung nur zu einer Eintrübung und zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften des Polycarbonats. Palatinol A hingegen löste das Polycarbonat, wenn auch langsam, auf.

Sind die Hansen-Parameter eines Polymers bekannt, so kann ohne experimentellen Aufwand ein geeignetes Lösungsmittel, welches den Kunststoff aufzulösen vermag oder gegen welches der Kunststoff definitiv beständig ist, ausgewählt werden.

Ebenfalls ist dieses System dazu geeignet, Lösungsmittel in bestehenden Prozessen adäquat zu substituieren, falls dies aus gesundheits- oder umwelttechnischen Gründen erforderlich ist. Substanzen mit ähnlichen Hansen-Parametern werden gegenüber anderen Substanzen immer ein ähnliches Lösungsverhalten zeigen. Jedoch konnte kaum ein echtes icht-lösungsmittel ermittelt werden.

EVA Lösungskarten , Da sich die Polymerkette abwechselnd aus extrem unpolaren aliphatischen Segmenten und polaren Acetat-Gruppen zusammensetzt, sind viele Lösungsmittel in der Lage zumindest mit Einzelgruppen der Kette in Wechselwirkung zu treten und sie zu solvatisieren. Strenggenommen gilt diese Theorie nur für Mischungen unpolarer Substanzen und selbst bei diesen können noch Komplikationen auftreten, wenn z. Lösungsmittelgemische betrachtet werden, die zur Bildung von Donor-Akzeptor-Komplexen befähigt sind: Wie anhand der folgenden Lösungskarten illustriert, wurden zunächst zwei Substanzen mit mittleren bis schwachen Wasserstoffbrückenbindungskräften untersucht.

Die Koordinaten sind in nachfolgender Grafik markiert. Alle ausgewählten Einzelsubstanzen zeigten sich im Experiment als icht-lösungsmittel für Ethylenvinylacetat.

Wie das Mischungsexperiment zeigte, gilt die Hansen sche Mischungsregel nicht nur für einander strukturell ähnliche Substanzen. Auch Substanzen mit unterschiedlicher Funktionalität und stark voneinander abweichenden Hansen-Parametern scheinen der Mischungsregel zu folgen. Sind diese Werte jedoch nicht bekannt, so ist man auf eine Versuchsreihe angewiesen, um die sphere of solubility zu bestimmen.

Um solche screening-tests nicht zu umfangreich werden zu lassen, wurde anhand der vorliegenden Lösungsmitteldaten versucht ein System zur Schnellbestimmung der Hansen-Parameter unbekannter Kunststoffe zu entwickeln.

Primär geht es dabei um die schnelle Lokalisierung der sphere of solubility. Ist diese erst einmal gefunden, so kann, wenn dies erforderlich ist, der screening-test in diesem Bereich intensiviert werden. Ist von dem Kunststoff zumindest der grundsätzliche Aufbau bekannt, so kann der Test durch eine Voreinteilung des Kunststoffes in eine der drei Wasserstoffbrückenbindungs-Kategorien schwach, mittel und stark beschleunigt werden.

Für die einzelnen Wasserstoffbrückenbindungs-Kategorien wurden folgende Substanzen ausgewählt: Schwache Wasserstoffbrückenbindungen Mittlere Wasserstoffbrückenbindungen Lösungsmittel: In der Gruppen mit schwachen Brückenbindungskräften wird zunächst yclohexan und Bromoform und in der Gruppe mit starken Brückenbindungskräften Essigsäure und Ethanol ausgewählt. Ist ein unbekanntes Polymer sowohl in yclohexan und Bromoform löslich, so ist es nicht notwendig die dazwischen liegen-.

Im nächsten Schritt werden dann die Substanzen betrachtet, die zwischen einem Quadranten lokalisiert sind, dessen Lösungsmittel das Polymer auflösen konnte und einen Quadranten, dessen Lösungsmittel nicht in der Lage war den Kunststoff aufzulösen.

Der gleichen Vorgehensweise folgt man, wenn ein gegebenes Lösungsmittel durch ein anderes substituiert werden soll. Der Quelltext des Programms findet sich im Anhang. Dies geschieht unter folgenden, stark idealisierten Annahmen: Die Koordinaten einer Mischung zweier Lösungsmittel befinden sich auf einer Geraden zwischen den Koordinaten der beiden Reinsubstanzen.

Diese Limitierung wurde auf Grund empirischer Daten willkürlich getroffen. Als Berechnungsgrundlage dienten im Verlauf dieser Arbeit ca. Das Programm bildet mit allen Substanzen der Datenbank untereinander Lösungsmittelpaare, die o. Es errechnet für jedes einzelne Paar Reinsubstanzen iterativ das Gemisch, das in der dreidimensionalen Hansen-Grafik den geringsten räumlichen Abstand zu den Zielparametern aufweist.

Anhand folgender Grafik können, unter Zuhilfenahme einer zweidimensionalen Projektion der sphere of solubility, die möglichen auftretenden Effekte erläutert werden: Binäre Gemische Q steht für die vorgegebenen Koordinaten des zu ersetzenden Lösungsmittels oder des zu lösenden Polymers.

Gleiches gilt für die Substanzen und D, nur das hierbei ein Gemisch errechnet wird, das exakt den gesuchten Koordinaten entspricht. In der ersten Ergebnisdatei wird der räumliche Abstand der Substanzgemische zu den Zielkoordinaten, der Molenbruch des Gemisches und die relative Position der Substanzgemische zu den gesuchten Koordinaten Q errechnet.

Die Position der Koordinaten wird, wie in Grafik gezeigt, mit Hilfe von Buchstaben, die einen von acht um die Zielkoordinaten angeordneten Quadranten repräsentieren, angegeben. In der zweiten Ergebnisdatei finden sich die exakten Hansen-Parameter dieser Abb. Quadranten binärer Gemische Substanzgemische. Die Praxistauglichkeit des Programms wurde erneut am Beispiel der Ethylenvinylacetat-Folie überprüft.

Die aus den vorangegangenen Experimenten ermittelten Koordinaten für das Polymer wurden dabei dem Programm als Zielpunkt vorgegeben.

Im Folgenden wird exemplarisch ein Auszug aus den Ergebnisdateien für Ethylenvinylacetat aufgeführt: Das Substanzgemisch hat einen Abstand von 0.

In beiden Experimenten löste sich die Ethylenvinylacetat-Folie auf! Desweiteren scheinen die für das Programm getroffenen Idealisierungen in Bezug auf Substanzgemische nicht entscheidend zu sein. Lösungskarte Polycarbonat A D unlöslich löslich ompact-disks bestehen aus einer Polycarbonatscheibe, die einseitig mit einer Metallfolie zu Reflektionszwecken beschichtet ist. Da optisch hohe Anforderungen an das Polymer gestellt werden, ist die Verwendung hochreinen Materials zwingend erforderlich.

Daher sind mechanische Verfahren, wie das Abfräsen der Ds, zur Rückgewinnung nicht geeignet, da gerade dort der Eintrag von Lack- und Pigmentresten in das Recyclat kaum verhindert werden kann. Zur Realisierung der ersten Möglichkeit liefert die Hansen-Theorie, wie im vorangegangenen Kapitel gezeigt, das notwendige Werkzeug.

Vollständig lösten sich beide Polymere hingegen in unpolareren Substanzen B. Die Wahl fiel auf Dimethylsulfoxid, das reines Polycarbonat nur unter leichter Erwärmung zu lösen vermag und an der Grenze der sphere of. Eine Temperaturerhöhung auf 85 führte zu einer Auflösung beider Kunststoffe, die nach Abkühlung auch wieder aus der Lösung ausfielen. Bei einer Temperatur von ca. Für eine technische Anwendung dieses Prozesses wäre Dimethylsulfoxid aus gesundheitstechnischen Gründen vertretbar, da es zwar sehr leicht über die Haut resorbiert und so als arrier für toxische Stoffe wirken kann, jedoch selbst kein Human- oder Wassergefährdungspotential aufweist.

Jedoch bereitet DMSO aus verfahrenstechnischen Gründen Schwierigkeiten, da es erst bei siedet und somit eine Entfernung von inkorporiertem Restlösungsmittel aus dem ausgefallenen Polymer schwierig und sehr energieaufwendig wäre. Alternativ wurde nun ein leicht aus dem Polymer zu entfernendes Lösungsmittel mit nicht zu unpolaren Stoffeigenschaften gesucht. Zu diesem Zweck wurde Ethylbromid, in Grafik mit gekennzeichnet, untersucht.

Wie aus der Grafik ersichtlich ist, befindet sich diese Substanz ebenfalls in der Grenzregion der sphere of solubility für Polycarbonat, zwischen den Koordinaten für Methylethylketon und denen der unpolaren Gruppe. Da jedoch die Dämpfe und die Flüssigkeit bis zur Verätzung Augen, Atemwege und Haut reizen, ist diese Substanz für eine technische Anwendung zu Recyclingzwecken nur unter hohen Sicherheitsauflagen verwendbar.

Ergänzend wurde untersucht, inwieweit Lösungen mit extremen ph-werten den Verbundwerkstoff beeinträchtigen. Ameisensäure hingegen konnte das Aluminium nicht vollständig lösen, führte jedoch zu einer Ablösung des Polycarbonatkerns von den anderen Bestandteilen.

Eine mögliche Form einer Anlage für die selektive Inlösungnahme des Polycarbonats ist auf der nächsten Seite dargestellt:. Schema einer Anlage zur selektiven Inlösungnahme von Polycarbonat A: Es existiert kein Recyclingverfahren, ja nicht einmal ein Recycling-Konzept, für diese Produkte. Dies liegt, neben der momentan noch geringen Verbreitungsdichte photovoltaischer Anlagen, an der, mit Jahren sehr langen, Lebenserwartung solcher Systeme.

Desweiteren sind die Hersteller solcher Anlagen nach dem Kreislaufwirtschaft- und Abfallgesetz zur Rücknahme und fachgerechten Entsorgung verpflichtet. Im Zuge ständig steigender Entsorgungsgebühren und eines boomenden Marktes für photovoltaische Produkte, die einen ständig steigenden Anteil an der Gesamtenergieproduktion stellen, kann das Problem nicht erst dann bearbeitet werden, wenn es akut geworden ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Typen von Photovoltaik-Modulen aus dem mittleren Leistungsbereich untersucht.

Lösungsmitteleinwirkung führt nicht wie bei den vorangegangenen Experimenten mit unbehandelter EVA- Folie zur Auflösung, sondern zu einer Quellung. Trotzdem sind die im vorangegangenen Kapitel ermittelten Lösungskarten verwendbar, da sie den Bereich der ausgeprägtesten Interaktion zwischen Lösungsmittel und Polymer kennzeichnen: Beide Lösungsmittel wurde kurz unterhalb ihrer Siedetemperatur untersucht.

Das Fortschreiten der Lösungsmittelfront wurde mittels einer 4,0 Toluol [ ] yclohexan [80 ] 3,5 Mikrometer-Schieblehre vermessen Eindringtiefe [mm] 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,, t [min] Abb. Wie nebenstehende Grafik deutlich zeigt, gehorchen die untersuchten Diffusionsprozesse beider Substanzen nicht dem Fick schen Gesetz.

Desweiteren existiert eine scharfe Grenze zwischen dem gequollenen Gel und dem lösungsmittelarmen Kern der Probe. Innerhalb des Gels ist die Lösungsmittelkonzentration nahezu konstant und die Phasengrenze zwischen Gel und Polymer wandert mit konstanter Geschwindigkeit. Diffusionskoeffizient vs Zeit Unter der Annahme der Gültigkeit von Alfrey s ase II über den gesamten Versuchszeitraum und dem damit verbundenen konstanten Fortschreiten der Lösungsmittelfront - bei Toluol z.

Eine Beschleunigung dieses Vorgangs kann nur durch zwei Faktoren erreicht werden: Hingegen stellt die Verkürzung der Diffusionsstrecke kein Problem dar. Vorgespanntes Glas entsteht, wenn man Glasscheiben auf ca.

Bei stärkster Beanspruchung bricht das Glas in eine Vielzahl rundlicher, wenig scharfkantiger Krümel. Vorspannung kann durch Ionenaustausch z. Im Oberflächenbereich des Glases entsteht so eine lokale Druckspannung. Solche Sicherheitsgläser können im Gegensatz zu den thermisch vorgespannten noch durch Schneiden bearbeitet werden. Werden zwei Glasscheiben mit einer Kunststoffolie zusammengeklebt, so bindet diese bei mechanischer Belastung, z.

Wird also durch mechanische Punktbelastung des Photovoltaik-Moduls der Bruch des Sicherheitsglases ausgelöst, so kann Lösungsmittel, welches die Quellung des Polymers bewirkt und die Delamination herbeiführen soll, durch die Spannungsrisse im Glas eindringen. Experimentell wurde dies an mehreren Modellen überprüft: Das Experiment wurde danach mit Substanzen, die ähnliche Hansen-Parameter wie die zuvor untersuchten aufwiesen, wiederholt.

THF und Methylenchlorid führten durch starke Quellung zu einer Zerstörung des Polymers innerhalb von 60 Minuten, während Petrolether nur eine Quellung des Polymers bewirkte, jedoch auch zu einer Trennung von Glas und Kunststoff führte. Zu diesem Zweck wurde aus dem Modul eine einzelne Solarzelle herausgeschnitten. Diese Probe Kantenlänge mm wurde danach liegend in einer Petrolether-Lösung bei Raumtemperatur gelagert. Die Delamination ist nach ca. Durch leichte mechanische Einwirkung auf die Glasfragmente kann die Trennung jedoch forciert werden.

Ein nachfolgendes Experiment mit einer einzelnen Solarzelle bestätigte die Voruntersuchungen: Eine Temperaturerhöhung würde noch eine weitere Beschleunigung des Prozesses herbeiführen. Hier betrug die Zeitspanne bis zur Delamination ca. Bei beiden Untersuchungen blieb die Solarzelle weitgehend unbeschädigt. Geringe Absplitterungen im Randbereich der Probe deuten auf mechanische Belastungen während des Schneidvorgangs hin. Im ersten Arbeitsschritt würde das Sicherheitsglas des in einer Wanne liegenden Photovoltaikmoduls durch Schlag- oder Sägeeinwirkung gebrochen.

Danach ist das Modul elastisch und darf nur noch vorsichtig bewegt werden, da Torsionsbewegungen die spröden Silicium-Strings beschädigen würden. Im zweiten Arbeitsschritt würde die Wanne verschlossen, mit dem Lösungsmittel geflutet und erwärmt. Das Lösungsmittel sollte dabei umgepumpt werden. Aus den gleichen Gründen wäre ebenfalls die Verwendung einer peristaltischen Wanne denkbar. Die abgetrennten Polymerreste und das Glas würden über eine Schwimm-Sink-Trennung voneinander separiert und einer achtrocknung zur Rückgewinnung von inkorporiertem oder anhaftendem Lösungsmittel unterzogen.

Das abgetrennte Polymer ist wertlos; es könnte als Füll- oder Zuschlagstoff verwendet oder einer achverbrennung zugeführt werden. Das Krümelglas kann direkt in Glashütten weiterverarbeitet werden, da es sortenrein ist. Alle manuellen Arbeitsschritte entfielen dabei. Für die Rückseitenfolie werden allgemein Verbundfolien aus Polyester und Polyvinylfluorid Tedlar mit oder ohne Aluminiumzwischenfolie als Wasserdampf- Diffusionssperre eingesetzt.

Eine selektive Inlösungnahme der Rückseitenfolie kam nicht in Betracht, da es sich um einen duroplastischen Kunststoff handelte, der in einem Screening-Test nur extrem geringe Quellfähigkeit zeigte. Experimente bestätigten diese Vermutung; durch Zugeinwirkung auf die Kunststoffolie trennt sich der Materialverbund an der Kontaktfläche zwischen Ethylenvinylacetat und Rückseitenfolie. Das Ende der Rückseitenfolie wird in einem Greifer befestigt und in einer langsamen Zugbewegungen vom Modul getrennt.

Da das Glas dabei intakt bleibt, ist das Modul noch transportfähig und kann nun in die Lösungswanne verbracht werden. Das gereinigte und getrocknete Deckglas kann danach direkt in die Produktion zurückgeführt werden. Selbstverständlich besteht aber auch hier die einfache und kostengünstigere Möglichkeit des rohstofflichen Recyclings.

Die Matrix besteht aus einem Polycarbonat. Gerade diese Verbindungen erschweren ein sachgerechtes Recycling, da sie bei Verwertungsaktivitäten korrosive Umsetzungsprodukte wie HBr, toxikologisch relevante Verbindungen wie Dioxine und Furane oder weitere biologisch schwer abbaubare bromierte Zersetzungsprodukte mit hohem toxikologisch-ökologischem Gefährdungspotential bilden können.

Die Verbindung von Polymer und Verstärkung resultiert aus einem adhäsiven Klebemechanismus: Einerseits findet spezifische und andererseits mechanische Adhäsion statt.

Die wichtigste Theorie zur Erklärung der spezifischen Adhäsion ist die sog. Dabei bilden sich induzierte Dipolverbindungen zwischen Polymer und Verstärkungsfasern aus. Bei der mechanischen Adhäsion verfestigt sich nach dem Auftrag die flüssige Polymerschicht in Vertiefungen poröser Oberflächen, insbesondere an Hinterschneidungen oder gebogenen Kapillaren.

Dadurch wird das Polymer unter Belastung nach dem Aushärten an einem Herausgleiten gehindert. Die als Verstärkung verwendeten Glasfasern werden im Düsenziehverfahren hergestellt. Sie besitzen eine Eigenspannung, die durch behinderte Schrumpfungsprozesse und lokal verhinderte thermische Kontraktionen unvermeidbar ist. An den Grenzflächen zwischen Matrix und Faser kommt es verstärkt zu mechanischen Instabilitäten.

Da es sich bei dem Polymer um einen dreidimensional vernetzten Duroplasten handelt, besteht keine Möglichkeit einer Inlösungnahme oder eines Aufschmelzens. Um dies zu erreichen sollten zunächst die einzelnen Polymerketten gegeneinander mobilisiert werden, da eine erhöhte Beweglichkeit der Ketten möglicherweise bereits zu einer Zerstörung der Matrix führt. Diese Mobilisierung kann grundsätzlich auf zwei Arten realisiert werden: Erstens durch Solvatisierung der Ketten zwischen den etzknoten oder zweitens durch eine chemische Veränderung des Polymers, die zu einem Abbau des dreidimensionalen etzwerks führt.

Bei der Solvatisierung werden durch Einsatz geeigneter Substanzen die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Polymerketten unterbrochen. Desweiteren wird auf das Polymer durch die Einbringung kleiner Moleküle zur Solvatation ein mechanischer Druck aus dem Innern der Probe ausgeübt, dem das Polymer durch Quellen ausweicht.