Herstellung von selbstverstärktem Polypropylen aus gebrauchten Big Bags

Abstract

Diese Arbeit untersucht das Recycling von gebrauchten BigBags mittels Heißkomprimierung unter Berücksichtigung des Mechanismus der Selbstverstärkung von PP-Geweben. Nach dem Pressen entsteht ein Verbundwerkstoff aus Bändchen- und Matrixanteilen. Aus den gebrauchten BigBags wurden Platten hergestellt, welche anschließend hinsichtlich ihrer mechanischen, thermischen und strukturellen Eigenschaften charakterisiert wurden. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Einfluss der Prozessparameter auf die mechanischen Eigenschaften. Eine Presstemperatur von 170°C und eine Haltedauer von 0 bzw. 5 Minuten erwiesen sich als optimal und führten zu Zugfestigkeiten von bis zu 150 MPa, welche in guter Übereinstimmung zu den Literaturwerten von aus Bändchengewebe hergestellten heißkompaktierten Platten stehen. Der Einfluss zusätzlicher Folien hängt von der Beschaffenheit der Ausgangsmaterialien ab und zeigt nur bei unbeschichteten Proben positive Effekte. Thermische Untersuchungen bestätigten das Vorliegen von isotaktischem PP und weißen auf strukturelle Änderungen bei einer Temperatur von 180°C hin. Zudem wurden mittels EDX anorganische Füllstoffe und Pigmente nachgewiesen. Aufgrund unterschiedlicher Gebrauchszustände der BigBags ist die Vergleichbarkeit der Ergebnisse eingeschränkt. Insgesamt zeigen die Resultate jedoch ein vielversprechendes Potential für die Herstellung selbstverstärkter Plattenwerkstoffe, dessen weitere Untersuchung für eine praktische Anwendung erforderlich ist.

This study explores the recycling of used big bags through hot compression, focusing on the self-reinforcing behaviour of PP woven structures. During processing, the material is transformed into a composite in which the original tapes act as reinforcement within a matrix phase. Plates produced from post-consumer big bags were subsequently analyzed regarding their mechanical performance as well as their thermal and structural characteristics. The findings indicate that the processing conditions play a key role in determining material properties. Optimal results were achieved at a pressing temperature of 170°C with 0 and 5 minutes holding time, leading to tensile strengths of up to 150 MPa, comparable to values reported in the literature for hot compacted PP made from woven tapes. The addition of film layers showed a material-dependent effect, improving performance only in uncoated samples while offering no benefit or slight deterioration in coated ones. Thermal analysis confirmed the presence of isotactic PP and suggested structural modifications at elevated temperatures. Furthermore, inorganic fillers and pigments were identified using elemental analysis. Variations in the prior usage and degradation state of the big bags limit the direct comparability of the results. Nevertheless, the study demonstrates that hot compression of used big bags represents a promising approach for producing self-reinforced composite panels, although further investigations are required to evaluate their suitability for practical applications.