Kohlenstofffaserrezyklate direkt verarbeiten

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Kohlenstofffaserrezyklate direkt verarbeiten

Gemeinsam mit dem Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg und Wissenschaftlern der Universität Paderborn forscht Brabender Technologie daran, wie Kohlenstofffaserrezyklate effizient im Kunst­stoffaufbereitungsprozess verarbeitet werden können.

Die größten Potenziale zum Schutz und zur Einsparung von Ressourcen liegen oft in der Nutzungsphase der Produkte. Mit dem Wiederverwerten der eingesetzten Rohstoffe kann sich die Industrie einen praktikablen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Brabender Technologie beteiligt sich seit Langem an Forschungsvorhaben mit einem direkten Praxisbezug.

Warum Kohlenstofffaserrezyklate?

Aktuell arbeitet das Unternehmen in Kooperation mit dem Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg sowie der Universität Paderborn und einem Netzwerk von insgesamt 21 Unternehmen an einem Projekt zur Verarbeitung von carbonfaserverstärkten Kunststoffen in Recyclingprozessen. Diese fallen zum Beispiel als Produktionsreste bei der Automobilindustrie an oder werden durch Pyrolyse aus Kunststofffertigteilen oder -abfällen, die mit Carbonfasern verstärkt wurden, gewonnen.

Die Vorteile der Kohlenstofffaserrezyklate liegen auf der Hand: Sie haben eine geringe Masse, gute mechanische Eigenschaften, eine geringe Schwindung und eine hohe Wärmeformbeständigkeit. „Es gibt immer mehr gesetzliche Vorgaben, wie zum Beispiel die EU-Abfallrahmenrichtlinie und die Altautoverordnung, um Wege der Wiederverwertung zu suchen“, erklärt Bernhard Hüppmeier. „Deshalb wurde die Wichtigkeit dieses Forschungsprojekts erkannt und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) genehmigt.“ Noch bis Ende Juni läuft das Projekt, das auf zwei Jahre angelegt ist.

Kohlenstofffaserrezyklate zuverlässig dosieren

Brabender Technologie trägt mit seinem Engagement erheblich zum Forschungsvorhaben bei: Neben der Beteiligung am projektbegleitenden Ausschuss wird ein Faserdosierer FiberXpert kostenfrei für alle Tests zur Verfügung gestellt. Bernhard Hüppmeier: „Ohne eine zuverlässige Dosierung wäre dieses Projekt nicht möglich, da die Faserrezyklate mit zunehmender Länge sehr wollige und vliesartige Strukturen bilden. Damit ist das Material nicht mehr fließfähig. Der FiberXpert bietet dazu die Möglichkeit der Verarbeitung im Extruder.“

Inhalte des Projekts

Im Projekt werden verschiedene „Pakete“ bearbeitet, vergleichbar mit Arbeitsaufträgen zu unterschiedlichen Aspekten der Thematik. Darunter fällt die Identifizierung von geeigneten carbonfaserverstärkten Kunststoffen im Vergleich zu Neuware, welche Polymere und Materialien grundsätzlich geeignet sind und wie es um die Verfügbarkeit der Rezyklate bestellt ist. Darüber hinaus führen die Wissenschaftler Untersuchungen an verschiedenen Extrudermodellen durch, bei denen auch die Anlagenperipherie und der Arbeitsschutz berücksichtigt werden.

„Das Ziel ist es herauszufinden, was genau mit der Faser bei der Dosierung passiert. Bildet sich ein Agglomerat? Entwickelt sich Staub? Welche Auswirkungen hat die Dosierung auf die Schüttdichte, das Durchsatzverhalten und die Strukturveränderung?“, konkretisiert Bernhard Hüppmeier. Auf dem Prüfstand stehen darüber hinaus das Dosier- und Einzugsverhalten über die Extruderseitenschnecke und das Verhalten bei der Extrudierung und Granulierung. Die Kür sind die Vorhersagemodelle für eine resultierende Faserlängenverteilung, die für die Verarbeitung mit entsprechenden Kenngrößen entwickelt und validiert werden.

Nutzen und Perspektive

Bernhard Hüppmeier resümiert: „Wir profitieren enorm von der Kooperation mit dem SKZ und der Uni Paderborn. Allein die Projektausschusstreffen sind sehr wichtig, weil hier viele Teilnehmer aus Forschung und Industrie zusammenkommen, mit denen wir diskutieren und uns austauschen können. Bei diesen Treffen erhalten wir immer wertvolle theoretische und praktische Anregungen für die nächsten Forschungsabschnitte. Die Erkenntnisse aus den Dosierversuchen im aktuellen Projekt sind beispielsweise bereits in den FiberXpert eingeflossen. Auch in Zukunft werden wir uns weiter an unterschiedlichen Forschungsprojekten beteiligen.“

(erschienen in FLUX 2/2020)