Faserverbundkunststoffe mit Duromeren lassen sich schlecht recyceln. Ein Verfahren ermöglicht nun das Zurückgewinnen von Carbonfasern.

Mit chemischen Verfahren lassen sich Carbonfasern in hoher Qualität aus FVK zurückgewinnen.  

Chemisches Recycling von FVK mit Epoxidharzmatrix

Kohlenstofffasern / -matten

Kunststoff Werkstoffe

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Recycling

Umweltmanagement

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Kreislaufwirtschaft

Carbonfasern zurückgewinnen

Ergänzend zu den Möglichkeiten des klassischen mechanischen und des chemischen Recyclings untersucht der Automobilkonzern Audi gegenwärtig das lösungsmittelbasierte Recycling von Polymeren.

Für Kunststoffabfälle aus Automobilen bieten sich oft lösungsmittelbasierte Recyclingverfahren an. Mit diesen können auch Verbundmaterialien und mit Additiven versetzte Kunststoffe aufbereitet werden. 

Kreislaufwirtschaft in der Automobilindustrie

Technische Kunststoffe

Thermoplaste

Kunststoff-Rezyklat

Eine Lösung für Kunststoffabfälle aus Automobilen

Die Vorhersage der Qualität von Rezyklaten ist sehr komplex. Das Forschungsprojekt PlasticBond hat dabei nun vielversprechende Fortschritte erzielt.

Die Eigenschaften von Rezyklaten müssen genau untersucht werden.

Eigenschaften und Verunreinigungen bei recycelten Kunststoffen

Polyethylen

Polypropylen

Qualität von Kunststoffrezyklaten genau bestimmen

Philip O. Krahn, CEO der Otto Krahn Gruppe, im Kunststoffe-Interview zur aktuellen Lage der Branche und den Aussichten für 2023.

Seit zwei Jahren leitet Philip O. Krahn die Otto Krahn Gruppe.

Gespräch zur wirtschaftlichen Entwicklung der Kunststoffindustrie

Streifinger, Florian

Wirtschaft

Distributionslogistik

Logistik

„Es wird wesentlich rauer da draußen“

In diesem Jahr findet das renommierte Stuttgarter Kunststoffkolloquium in zwei Varianten statt: einmal in Präsenz und einmal virtuell.

Das virtuelle Stuttgarter Kunststoffkolloquium 2021 war so erfolgreich, dass die Veranstalter daran festhalten. Innerhalb von zwei Wochen stellen sie diesmal zwei Veranstaltungen auf die Beine: eine in Präsenz und eine virtuell. 

Biokunststoffe

Das doppelte IKT-Kolloquium

Die Bundesregierung arbeitet an einer nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie. Über diese sprach Kunststoffe mit Dr. Alexander Kronimus von PlasticsEurope.

Interview zur nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie der Bundesregierung

„Die Kreislaufführung von Kunststoffen reicht nicht aus“

Die Borealis AG , Linz/Österreich, erweitert ihre Produktpalette an kohlefaserverstärkten Polypropylenen (PP) Fibremod um drei neue Werkstoffsorten:

CF-verstärkte Palette an Polypropylenen erweitert 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Fasern

Leicht, aber nicht locker 

Die Victrex plc , Lancashire/Großbritannien, bietet mit Victrex AE250 unidirektionale Tapes aus Polyaryletherketon (PAEK) und Carbonfasern an. Die Laminate wurden hinsichtlich schneller Bauteilfertigung und -installation entwickelt. Die hochfesten, endlosfaserverstärkten Composite-Halbzeuge sollen neben bis zu 60 % geringerem Bauteilgewicht gegenüber Metallen, auch Herstellungszeit und Systemkosten verringern. Im Hybridspritzgießverfahren lassen sich die Composites analog Metallen als Einlegeteile mit kurzfaserverstärkten PEEK-Polymer-Werkstoffen umspritzen. Laut Hersteller kann dabei auf das Vorwärmen des Organobleches vor dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug verzichtet werden. Damit können Zykluszeiten, Energieverbrauch, Nachbearbeitungsschritte und Abfall reduziert werden.

Für schnelle Bauteilfertigung und -installation 

Polyetherketon

Faserverarbeitung

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Unidirektionale Tapes Victrex AE250 

Im neuen Brennstoffzellenauto „Clarity Fuel Cell" von Honda , besteht der Träger des rückwärtigen Stoßfängers aus Polyamid (PA)6-basiertem faserverstärkten Verbundwerkstoff Tepex und dem Hochleistungskunststoff Durethan (PA6). Tepex ist ein Verbundmaterial der Lanxess-Tochter Bond-Laminates , Durethan wird von der Lanxess AG , Köln hergestellt. Damit setzt Honda laut Pressemitteilung den ersten serienmäßigen, im Hybrid-Molding-Verfahren produzierten Stoßfängerträger ein. Er wird im einstufigen One-Shot-Hybrid-Molding-Verfahren hergestellt, bei dem der technische Kunststoff und das Verbundmaterial in einem Schritt zu einem großen Bauteil verarbeitet wird. Das vereinfacht den Produktionsprozess und führt laut Hersteller zu einer Gewichtseinsparung von rund 50% gegenüber Bauteilen aus Metall.

Faserverstärkter Stoßfängerträger per One-Shot Hybrid Molding Faserverstärkter Stoßfängerträger per One-Shot Hybrid Molding 

Polyamide

Spritzgießen

Kunststoff voraus im neuen Brennstoffzellenfahrzeug Kunststoff voraus im neuen Brennstoffzellenfahrzeug 

Einen verbesserten Einsatz von Kohlenstofffasern in Verbundwerkstoffen erlauben die Additive aus der Scona-Reihe der BYK-Chemie GmbH, Wesel. Diese können unabhängig vom Matrixmaterial, ob duromer oder thermoplastisch, eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine bessere Anhaftung zwischen Faser und Matrix, wodurch die mechanischen Eigenschaften insgesamt verbessert werden sollen. 

BYK-Chemie 

Additive

Leicht noch leichter 

Sehr hohe Steifigkeit bei gleichzeitig niedriger Dichte verspricht das Carboncompound der  Wipag Süd GmbH & Co KG, Neuburg a. d. Donau. Als Ausgangsmaterial hierfür dienen, neben Polyamid, Sekundärfasern aus der Produktion von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Dadurch wird eine Einarbeitung von Kurz-Kohlenstoffasern in einen thermoplastischen, spritzgießfähigen Kunststoff laut Hersteller auch wirtschaftlich rentabel und mit Füllgraden von bis zu 40 % realisierbar. Weitere Vorteile des Compounds liegen in einer geringen thermischen Ausdehnung sowie einer guten Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit. Anwendung findet das Compound bereits in einer spritzgegossenen Kite-Board- Finne (Bild), wobei insbesondere das geringe Gewicht einen Vorteil für Geschwindigkeit und Handlichkeit bedeutet. 

Wipag Süd 

Compound

Erstes Serienbauteil auf Basis eines  Carboncompounds 

Die Steigerungsraten für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe bleiben zweistellig. Unter den Werkstoffen ist Polyurethan der facettenreiche Newcomer. Innovative Pultrusionsverfahren beeindrucken durch wirtschaftliche Serienproduktion. 

Faserverstärkte Kunststoffe sind so bedeutend wie nie zuvor und setzen weltweite Wachstumsimpulse 

Reaktivsysteme und Faserverbundkunststoffe 

Durch die Nachbearbeitung carbonfaserverstärkter Kunststoffe entstehen feine Stäube und Fasersplitter. Während der Produktion und Verarbeitung sind diese gesundheitsschädlich. Das inspirierte einen Orthopädietechniker dazu, das Herstellungsverfahren von Carbon-Composite-Bauteilen so zu adaptieren, dass Carbonstaub gebunden wird und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.  

Bruchfeste Verbundwerkstoffe durch Polyethylenfasern mit dem Prepoflex-Verfahren 

Staub und Splitter gebannt 

Ein kommerziell verfügbares, großserientaugliches Material für Bauteile aus Verbundwerkstoff verspricht die Dow Automotive mit Vorafuse. Der Werkstoff eignet sich für PrePreg-Anwendungen und kombiniert ein Epoxidharzsystem mit Karbonfasern. Das soll laut Hersteller die Verarbeitbarkeit verbessern und schnelle Zykluszeiten für Strukturbauteile im Formpressverfahren ermöglichen. 

Großserientaulich für das Formpressverfahren 

Duroplaste

Harze

Hybridtechnik

Verbindungstechnik, hybride

CF-Epoxid-Verbundwerkstoff Vorafuse 

Gute und schnelle Verarbeitung auf bestehenden Anlagen, mit besseren Bauteileigenschaften, aber niedrigerem Gewicht ist nur mit werkstofflichem Leichtbau möglich. Die Kombination von Polypropylen, das in diesen Anwendungen längst kein Standardthermoplast mehr ist, und Kohlenstofffasern ist dafür eine serienreife Alternative. 

Mit sekundären Kohlefasern gefülltes Polypropylen ermöglicht erschwinglichen Leichtbau 

Steifigkeit in Bestform 

Carbonfasern aus Fahrzeugen wiederverwenden

Kohlefasern lassen sich nur schlecht aus Verbundbauteilen zurückgewinnen. Ein Recyclingverfahren verspricht nun Abhilfe ohne die Fasern zu schädigen.

Der japanische Kunststoffhersteller Asahi Kasei hat zusammen mit dem Kitakyushu College und der Tokyo University of Science eine Technologie für die Wiedergewinnung von Carbonfasern aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) entwickelt. Das Verfahren zersetzt dem Unternehmen zufolge die Kunststoffmatrix ohne die Fasern zu kürzen oder zu schädigen. Diese sollen sich danach erneut für CFK nutzen lassen. Das Unternehmen hat außerdem ein faserverstärktes Polyamid (PA) mit recycelten Carbonfasern vorgestellt.

CFK kombinieren eine hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit mit einem geringen Gewicht. Sie kommen deshalb in verschiedene Industrien für anspruchsvolle Anwendung zum Einsatz. CFK sind jedoch teuer und kompliziert wiederverwertbar, da sich die Kohlefasern nur schwer von dem sie umgebenden Kunststoff trennen lassen. Die von Asahi Kasei, dem Kitakyushu College und der Tokyo University of Science entwickelte Recyclingmethode ermöglicht es nun, Kohlestofffasern aus in Fahrzeugen verwendeten Verbundstoffen zu extrahieren. Das Ergebnis sind dem Unternehmen zufolge hochwertige und kostengünstige Endloscarbonfasern, die auch erneut recycelt werden können.

Das Verfahren verwendet eine elektrolysierte Schwefelsäurelösung. Der die Kohlestofffasern umgebende Kunststoff wird durch diese vollständig zersetzt. Die Fasern selbst behalten laut Asahi Kasei dabei jedoch ihre ursprüngliche Festigkeit und Länge. Das soll die weitere Verwendung in Hochleistungsanwendungen ohne Abstriche bei den mechanischen Eigenschaften ermöglichen.

Asahi Kasei bietet außerdem ab sofort ein kohlefaserverstärktes thermoplastisches unidirektionales Band (CFRTP-UD-Band) mit recycelten Endloscarbonfasern an. Für dieses kommt das PA Leona des Unternehmens zum Einsatz. Das Band besitzt nach Herstellerangaben eine höhere Festigkeit als Metall und kann für Fahrzeugrahmen und -karosserien verwendet werden.

<a href="http://www.asahi-kasei.com" target="_blank">www.asahi-kasei.com</a>

Asahi Kasei Europe GmbH  

https://www.asahi-kasei.eu

Recycelte Carbonfasern (links) kommen für das vorgestellte CFRTP-UD-Band (rechts) zum Einsatz.

2023-03-07 KU 3-23_Asahi Kasei

Kunststoff-Halbzeuge

ausgabe 03/2023

ausgabe 02/2023

ausgabe 01/2023

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