Vliesstoff auf Basis rezyklierter Carbonfasern (rCF)

Eine Verarbeitungsmöglichkeit für die Reste des teuren Werkstoffes
Tenowo GmbH

Carbonfaser-Recycling ist seit Jahren im Bereich der Forschung und Industrie ein herausforderndes Thema. Inzwischen gibt es verschiedenste Möglichkeiten die Herstellungsreste und –abfälle, CFK-Produktionsabfälle und End-of-Life-Bauteile zu recyceln. Bei Ersterem reicht meistens eine mechanische Aufbereitung wie Mahlen oder Schneiden. Bei Letzterem müssen Verfahren wie Pyrolyse oder Solvolyse zum Entfernen der Matrix verwenden werden (Abb. 1).

 

Abbildung 1: Carbonfaserrecycling: Ein Überblick

 

Neben der Aufbereitung sind Themen wie Rückverfolgbarkeit und Trennung der Reste ausschlaggebend für die Weiterverarbeitung.

Bei der Vliesstoffherstellung achtet die Fa. Tenowo GmbH darauf, dass sortenreine Fasern verarbeitet werden. Dabei wird vor allem auf die Schlichte (z.B. Epoxid-, PU- oder thermoplastische Schlichte) geachtet, damit der Vliesstoff mit einer entsprechenden Matrix beim Kunden verarbeitet werden kann.

Die Tenowo GmbH hat seit 1976 Erfahrung mit der Entwicklung und Herstellung von Vliesstoffen. Seit 2010 befasst sich die Entwicklungsabteilung mit der Verarbeitung von rezyklierten Carbonfasern zu einem Vliesstoff. Erste Untersuchungen fanden in Zusammenarbeit mit dem STFI statt. Mit Beteiligungen bei diversen Carbonfaser-Projekten, unter anderem mit dem STFI, der FH Hof, dem ITA RWTH Aachen und der TU Dresden aber auch eigenständiger Entwicklungsarbeit, sorgt man dafür, dass man beim Thema rCF-Vliesstoffproduktion immer auf dem aktuellen Stand ist.

Für die Vliesstoffverfestigung bei der Tenowo wurde das Nähwirkverfahren Maliwatt gewählt. Argumente dafür sind, dass vermaschen mit einem Nähfaden im Bereich der Multiaxiallegemaschinen bekannt ist, sowohl Drapierbarkeit als auch Handling verbessert und die Höchstzugkräfte im Textil gesteigert werden. Zudem ergibt sich ein verbessertes Harzeindringvermögen – durch die „Nähnadel-Kanäle“ - bei Tränkverfahren.

Erste Kleinproduktionen wurden an einer Laboranlage mit 75 cm Produktionsbreite erstellt. Diese Anlage wird inzwischen für Faserqualifizierungen und zum Testen weiterer Technologien - wie Vernadeln oder Thermofixieren - genutzt.

Seit 2015 findet die rCF-Vliesstoffproduktion an einer Pilotanlage mit einer Produktbreite von bis zu 155 cm statt. Flächengewichte von 100 - 350 g/m² können erzielt werden. Dabei werden neben reinen Carbonfasern auch Mischungen mit Thermoplastfasern (z.B. PP, PA6) hergestellt. (Abb. 2) Neben Faservarianten besteht nicht nur die Möglichkeit den Nähfadentyp (derzeitig PET) zu wechseln, sondern auch Stichlänge oder Bindung zu verändern. Zudem können leichte Trägerstrukturen an Ober- und/oder Unterseite aufgebracht werden.

Potentielle Einsatzgebiete für rCF-Vliesstoffe sind zum Beispiel Faserverstärkung für niedrig belastete Bauteile, Heiz- und Abschirmungsmaterial. Besonders Mischfaser- Vliesstoffe können in gepresster Form als Organobleche oder – Folien genutzt werden.

Im Kreislaufgeschäft hilft Tenowo seinen Kunden Ressourcen zu sparen, indem anfallende „Carbon- Abfälle“ wieder gezielt als rCF-Vliesstoffe in die Kundenproduktion einfließen. Wie schon des Öfteren festgestellt wurde, steht die weiterverarbeitende Industrie nun in der Pflicht, nicht nur das Aufbereiten, sondern auch den Wiedereinsatz der entstehenden Produkte aus Carbonfaser-Resten voran zu treiben.