Recycling von Carbonfasern: Neo-Ökologie mittels innovativer Papiertechnik

Mit einer hochmodernen Nass­vlies­anlage erforscht das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV in Augsburg die Rückführung rezyklierter Carbonfasern. Die Anlagenprozesse ähneln der einer Papierherstellungsanlage.

Der entscheidende Unterschied: Nicht Papierfasern werden zu Papier, sondern recycelte Carbonfasern werden zu Vliesstoff-Rollwaren verarbeitet. Die Carbonfaser bekommt somit ein zweites Leben und findet sich umweltfreundlich wieder in Form von Vliesstoffen, zum Beispiel in Türverkleidungen, Motorhauben, Dachstrukturen, als Unterbodenschutz (Automobil), Hitzeschilder (Helikopter-Heckausleger) sowie im Flugzeug-Interieur.

Die angewendete Technologie – die Nassvliestechnologie – ist eines der ältesten Vliesbildungsverfahren (um 140 v. Chr. bis 100 n. Chr.). Als bedeutender Industriezweig mit vielseitigen Anwendungsfeldern finden sich Nass­vliesstoffe längst nicht mehr nur in klassischem Papier. Vielmehr erstrecken sich die Anwendungsfelder beispielsweise von Klebstoff-Trägerfilmen über Verpackungsmaterial bis hin zu Banknoten sowie deren prozessintegrierten Wasserzeichen und Sicherheitsmerkmalen. Zukünftig kommen besonders nachhaltige Technologiefelder hinzu rund um Batteriekomponenten, Brennstoffzellenelemente, Filtrations-Schichten, bis hin zu funktionsintegrierten Werkstofflösungen, zum Beispiel mit EMI-Abschirmfunktion.

Die Nassvliesanlage am Augsburger Standort kann jegliche Fasermaterialien wie Natur-, Regenerat- und Synthetikfasern – vor allem recycelte Carbonfasern – zu innovativen und neuartigen Vliesstoffen verarbeiten. Dabei ist die Anlage gezielt als Pilot-Linie im Technikums-Maßstab ausgelegt und bietet größtmögliche Flexibilität hinsichtlich Materialvarianten und Prozessparametern. Zudem wird eine ausreichend hohe Produktivität gewährleistet, um nachfolgend skalierte Verarbeitungsversuche (z. B. Demon­strator-Fertigung) zu ermöglichen.

Der Hauptarbeitsbereich der Nass­vliesanlage bezieht sich auf folgende Kenngrößen:

• —Prozessgeschwindigkeit bis zu 30 m/min
• —Rollenbreite von 610 mm
• —Flächengewichte realisierbar zwischen 20 und 300 gsm
• —Gesamtanlage in der Schutzklasse ≥ IP65 für die Verarbeitung z. B. leitfähiger Faserwerkstoffe
• Anlagen-Design auf Basis einer Schrägsieb-Anordnung mit hoher Entwässerungsleistung (u. a. für die Verarbeitung stark verdünnter Faser-suspensionen oder für Materialvarianten mit hohem Wasserrückhaltevermögen)
• Modulares Anlagendesign mit höchstmöglicher Flexibilität für schnellen Wechsel der Materialvariante oder der Prozessparameter

Forschungsschwerpunkt: Carbonrecycling
Im Bereich technischer Stapelfasern forscht Fraunhofer IGCV an der Verarbeitung recycelter Carbonfasern. Weitere aktuelle Forschungsinhalte umfassen in diesem Zusammenhang die Erforschung, Optimierung und Weiterentwicklung von Bindermittelsystemen, Faserlängen beziehungsweise deren Verteilungen, Faserorientierung sowie Vliesstoffhomogenität. Zudem steht die Integration von digitalen sowie KI-gestützten Methoden im Rahmen eines Online-Prozess-Monitorings im Fokus. Weitere Forschungsthemen wie die Herstellung von Gasdiffusionsschichten für Brennstoffzellenkomponenten, die Weiterentwicklung von Batterieelementen sowie Filtrationsanwendungen (Medizintechnik), befinden sich derzeit im Aufbau.

www.igcv.fraunhofer.de

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 05/2022, Seite 68, Foto: Fraunhofer IGCV – A3/Christian Strohmayr)