Development of dismantable adhesives and reversible bonding concepts for photovoltaic applications

Titel in Übersetzung: Entwicklung von demontierbaren Klebstoffen und reversiblen Klebekonzepten für die Anwendung in der Photovoltaik

Florian Wanghofer

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

91 Downloads (Pure)

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt darin, Klebeverbindungen in Photovoltaikmodulen zu lösen, um eine erhöhte Rezyklierbarkeit und Reparierbarkeit zu erreichen. Reversible Klebeverbindungen wurden erzielt, indem thermisch expandierende Füllstoffe in einen kondensationsvernetzenden Silikonklebstoff auf Alkoxybasis implementiert wurden. 10-50 Gew.% Blähgraphit (EG) sowie 10-50 Gew.% thermisch expandierbare Mikrosphären (TEM) wurden eingearbeitet, um eine thermische Ausdehnung des Klebstoffs auszulösen. Das Expansionsverhältnis in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur wurde untersucht und darüber hinaus wurde die Ausdehnung von TEMs und damit die Trennung von Klebeverbindungen durch Zugabe von nanoskaliertem Magnetit (Fe3O4), das mit einer Schicht aus SiO2 passiviert ist, durch induktive Erwärmung ausgelöst. Dabei war eine effiziente Erwärmung und Ausdehnung der Klebstoffschichten durch Anlegen eines externen magnetischen Wechselfeldes mit einer Ringspule möglich. Die Alterungsstabilität, der Einfluss des Füllstoffgehalts und die Ausdehnung wurden durch Scherzugversuche weiter untersucht. Die Zugabe von funktionellen Füllstoffen verringerte die Festigkeit der Klebeverbindung um etwa 50 % mit 50 Gew.% EG und erhöhte sie um etwa 10 % mit 50 Gew.% TEM. Die Expansion erlaubte eine Trennung der Verbindung mit 30 und 50 Gew.% EG und schwächte sie um bis zu 20 und 50 % mit 30 und 50 Gew.% TEM. Klimawechseltests hatten keinen Einfluss auf die Festigkeit des gefüllten und ungefüllten Klebstoffs. Nach Alterungstests unter feuchter Hitze wiesen alle Proben eine ähnliche Festigkeit auf, die im Vergleich zu ungealterten und ungefüllten Referenzproben um 40 % geringer war. In einem weiteren Ansatz zur Entwicklung reversibler und reparabler Klebeverbindungen wurden vitrimerartige Elastomere auf Basis von funktionalisiertem Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) realisiert. Durch die Reaktion von Epoxiden mit Anhydriden und Carbonsäuren wurden in Gegenwart geeigneter Katalysatoren kovalent adaptierbare Netzwerke (CAN) gebildet. Ein wieder verarbeitbares elastomeres CAN wurde erfolgreich durch die Vernetzung von epoxidiertem PDMS mit einer multifunktionellen Fettsäure und n-Butylamin (BA) als kovalent gebundenem Katalysator hergestellt. In Zugversuchen erreichte das System eine Restfestigkeit von mehr als 85 % nach der Wiederverarbeitung des zermahlenen Materials für 5 h bei 160°C in einer Heißpresse. Scherzugversuche wurden ebenfalls durchgeführt, um Festigkeit, erneutes Fügen, Alterungsstabilität und Fähigkeit zur Schwächung der Klebeverbindung zu untersuchen. Das elastomere CAN erreichte etwa 20 % der Festigkeit des Referenz-Silikonklebstoffs. Tests bei 160°C zeigten eine Abnahme der Festigkeit von 60 %, im Vergleich zu 40 % bei der Referenzprobe. Klimawechseltests hatten keinen Einfluss auf die Festigkeit und eine Lagerung bei 120°C für 930 h verminderte die Festigkeit um ca. 20 %. In Alterungstests unter feuchter Hitze trat hydrolytischer Abbau auf. Das erneute Fügen der Scherzugversuchsproben ergab eine Restfestigkeit von mehr als 70 %.
Titel in ÜbersetzungEntwicklung von demontierbaren Klebstoffen und reversiblen Klebekonzepten für die Anwendung in der Photovoltaik
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Schlögl, Sandra, Betreuer (intern)
  • Wolfberger, Archim, Mitbetreuer (extern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Chemie
  • Polymer
  • Kunststoff
  • Klebstoff

Dieses zitieren