Forschende der Empa haben ein Epoxidharz entwickelt, das sowohl schwer entflammbar als auch recyclingfähig ist. Epoxidharze zählen zu den sogenannten Duromeren, deren stark vernetzte Polymerstruktur ein erneutes Einschmelzen bisher unmöglich machte. Entsprechend konnten sie bislang nur verbrannt oder deponiert werden.
«Wir haben heute nur zwei Möglichkeiten, Epoxidharz zu entsorgen: Verbrennung oder Mülldeponie», sagt Empa-Forscher Arvindh Sekar vom «Advanced Fibers»-Labor in St. Gallen.
Phosphor als chemischer Schlüssel
Die entscheidende Innovation beruht auf dem Einsatz eines phosphorhaltigen Polymers, das vor dem Aushärten mit dem Epoxid reagiert. «Phosphor-basierte Additive sind beliebte Flammschutzmittel», sagt Sekar. «Normalerweise werden sie einfach als Pulver unter das Epoxidharz gemischt.» Durch die chemische Einbindung des Phosphors bleiben sowohl die flammhemmenden Eigenschaften als auch die mechanische Leistungsfähigkeit des Materials erhalten.
Thermomechanisches und chemisches Recycling
Die neue Polymerstruktur erlaubt ein thermomechanisches Recycling: Das Material kann nach der Nutzung zu Pulver vermahlen und unter Hitze erneut verformt werden. «Wir haben zehn solcher Recycling-Runden durchgeführt, und das Epoxid hat dabei nicht nennenswert an mechanischer Widerstandsfähigkeit verloren», führt Sekar aus.
Zusätzlich ist auch ein chemisches Recycling möglich, bei dem eingebettete Fasern sowie über 90 Prozent des Epoxids und des Phosphors zurückgewonnen werden können. «Chemische Recycling sollte immer der letzte Schritt sein. Thermomechanisches Recycling ist, wo immer möglich, zu bevorzugen», sagt Sekar.
Industrialisierung in Vorbereitung
Der Herstellungsprozess wurde so weiterentwickelt, dass eine industrielle Skalierung möglich ist. «Wir suchen nach Industriepartnern, die Interesse hätten, das schwer entflammbare und recycelbare Epoxid zu kommerzialisieren», sagt Sekar.