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CFK Neuartige rCF-Tapes: Recycling statt Neufasern ohne Qualitätsverlust

Von Automobil Industrie 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung (DITF)
Metrofunk Kabel-Union GmbH
»Automobil Industrie« China
Salzburger Aluminium Group

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf haben hochorientierte Tapes aus recycelten Carbonfasern entwickelt. Sie können für Hochleistungsanwendungen wie Strukturbauteile im Automobil werden.

Entwickelte „Infinity“ rCF-Tape-Variante mit Besäumung der Tapekanten(Bild: DITF)
Entwickelte „Infinity“ rCF-Tape-Variante mit Besäumung der Tapekanten
(Bild: DITF)

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) wollen die klassischen Spinnereiprozesse an das neuartige Fasermaterial rCF anpassen. Ziel ist es dabei, eine neue Kategorie von rCF-Tape-Halbzeugen zu entwickeln und in ihren mechanischen Eigenschaften so zu verbessern. Das recycelte Tape soll Neufasermaterial in strukturellen Anwendungen ersetzen können.

Um ein orientiertes Halbzeug ähnlich eines Carbonprodukts aus Neufasern herzustellen, ist es entscheidend, die Wirrlage der rCF aufzuheben und die Fasern wieder parallel zueinander auszurichten. Die Mitarbeiter der DITF sehen in der Herstellung von hochorientierten Tapes eine vielversprechende Möglichkeit.

Der Herstellungsprozess für hochorientierte rCF-Tapes

Hierbei werden die Carbonfasern in einem ersten Schritt geöffnet und mit thermoplastischen Matrixfasern (Polyamid 6) gemischt. Im Anschluss wird die Fasermischung in einem für die Verarbeitung von Carbonfasern modifizierten Krempelprozess weiter separiert und orientiert. Am Auslauf der Krempel wird das im Krempelprozess entstehende Faserflor zu einem Faserband zusammengefasst und in eine Kanne abgelegt. Dieses rCF/PA6-Faserband stellt das Ausgangsmaterial für den folgenden Tapebildungs-Prozess dar und weist bereits eine Vororientierung der Carbonfasern auf.

Im nachfolgenden Verstreckprozess könne die Orientierung der Fasern gesteigert werden. Durch das Verziehen des Faserbandes werden die Fasern in Verzugsrichtung bewegt und längs ausgerichtet. Der letzte Prozessschritt ist die Tapebildung, bei der das Faserband unter Spannung in die gewünschte Form gebracht und anschließend in eine endlose Tapestruktur fixiert wird. Bei der Fixierung schmelzen die Thermoplastfasern teilweise oder komplett auf und erstarren anschließend.

Bildergalerie

Zugfestigkeit annähernd wie bei Neufasern

Auf Basis der „Infinity“-Tapes wurde ein Verbundwerkstoff entwickelt, der 88 Prozent der Zugfestigkeit und des Zugmoduls eines vergleichbaren Neufaserprodukts erzielte, schreibt das DITF. Zudem ergab eine Lebenszyklusanalyse, dass sich das Treibhauspotenzial bei Einsatz von Pyrolysefasern um circa 49 Prozent und für rCF aus Produktionsabfällen um circa 66 Prozent reduziert. Die Entwickler sehen in den Ergebnissen einen Ersatz für Neufaser-CFK durch Recycling-CFK ohne einen Verlust an mechanischen Eigenschaften.

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