Bei Verbundwerkstoffen, wie glasfaserverstärkte Thermoplaste, bestehen bislang Vorbehalte bezüglich des Recyclingpotentials, insbesondere in strukturell relevanten Leichtbau-Bauteilen. Im Jahr 2020 wurde lediglich eine Recyclingquote von Kunststoffen im Fahrzeugbau von ca. 13,5 % erreicht. Alterungsprozesse während der Nutzung sowie die Rezyklierungsprozesse stehen den hohen strukturmechanischen und sicherheitsrelevanten Bauteilanforderungen im Mobilitätssektor diametral gegenüber. Intrinsische Werkstoffeigenschaften, wie die thermische Stabilität, die Faserlänge oder die Faser-Matrix-Adhäsion werden durch diese Prozesse verändert und führen zu einer Degradation der anfangs hohen spezifischen Eigenschaften. Zum anderen bestehen bisher Herausforderungen beim anforderungsgerechten Zerkleinern und Trennen des Faserverbunds in Faser und Matrix, insbesondere bei alleiniger Anwendung von mechanischen Recyclingverfahren. Aus diesen Gründen ist ein tiefes Verständnis der durch die Nutzungs-, Aufbereitungs- und Wiederverarbeitungsprozesse initiierten Materialschädigungen in glasfaserverstärkten Thermoplasten sowie der resultierenden Rezyklatqualitäten erforderlich, um zukünftig den Anteil von hochwertigen Recyclingmaterialien im Mobilitätssektor signifikant erhöhen zu können.

Dieser Beitrag widmet sich der im Projekt Gabriela (Ganzheitliche Bearbeitung von Kunststoff­-Recyclingpfaden für ressourceneffiziente und kreislauffähige Leichtbau-Batteriegehäuse) umgesetzten Prozessrouten für die Aufklärung der sich in den Zyklusphasen Nutzung, Wertstoffbehandlung sowie Wiederverarbeitung verändernden Materialeigenschaften von faserverstärktem Polypropylen sowie Polyamid-Batteriegehäusen. Einführend werden die Motivation und Ziele des Projektes Gabriela aufgezeigt, gefolgt von einer Vorstellung der Prozessrouten zur Herstellung der Batteriegehäuse im Spritzgießen und Fließpressen. Dabei wird vertieft auf die einzelnen Wiederaufbereitungsszenarien eingegangen: reines mechanisches Zerkleinern, mechanisches Zerkleinern mit anschließender Extrusion und dem lösemittelbasierten Recycling mittels des CreaSolv® Prozesses. Um die Nutzungsphase modellhaft im Projekt abzubilden, werden die Bauteile beschleunigt gealtert. Die Degradation des Materials wird mit verschiedenen Materialkennwerten wie die Zugfestigkeit, Schlagbiegefestigkeit sowie die Faserlängenverteilung gemessen. Aus diesen Ergebnissen wird die Kreislaufführung von glasfaserverstärktem Polypropylen sowie Polyamid für die Automobilindustrie bewertet.