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10.04.2013 | Werkstoffe | Schwerpunkt | Online-Artikel

Recycling von CFK

verfasst von: Christiane Brünglinghaus

2 Min. Lesedauer

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Karbonfaserverstärkter Kunststoff wird immer umfassender in der Automobilindustrie eingesetzt. Dieser ansteigende Verbrauch und die daraus resultierenden größeren Karbonfaserabfälle führen auch zu einem ansteigenden Recyclingbedarf.

Vor allem im Verbundwerkstoffsektor finden Karbonfaserstoffe wegen ihrer sehr guten mechanischen Eigenschaften bei geringer Dichte Anwendung. Karbonfilamente werden derzeit unter Nutzung verschiedenster textiler Herstellungsverfahren zu textilen Halbzeugen (Gewebe, Gelege) verarbeitet. Diese textilen Halbzeuge werden nachfolgend durch Einbettung in ein duroplastisches oder thermoplastisches Matrixsystem zu karbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) weiterverarbeitet. Der Einsatz von CFK-Strukturen im Fahrzeugbau wird nach Expertenmeinung weiterhin ansteigen. Das enorme Leichtbaupotenzial im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Stahl und Aluminium ist hier ausschlaggebend.

Doch mit dem verstärkten Einsatz von CFK wird zukünftig auch die Menge der anfallenden Karbonfaserabfälle stark ansteigen. Karbonfaserabfälle stellen eine noch weitgehend unerforschte Abfallgruppe dar. Diese fallen sowohl als Produktionsabfälle (beispielsweise Verschnittabfälle) als auch im Ergebnis der Aufbereitung zurückgenommener Bauteile (beispielsweise End-of-life-Abfälle) an. Insbesondere die Werthaltigkeit der Karbonfasern ist hier von Bedeutung, für deren Herstellung bereits viel Energie aufgewendet worden ist. Diese Energie lässt sich aber zumindest zu hohen Anteilen durch Recycling erhalten. Dazu muss er aber gelingen, Verfahren zu entwickeln, die nur eine möglichst geringe Degradierung der Fasern zur Folge haben. Ansonsten ist kaum möglich, dass die Eigenschaften der Fasern auch in einem hochwertigen Nachfolge-Bauteil nutzbar sind. Zudem sind Kohlenstofffasern nicht zuletzt wegen ihrer aufwändigen Herstellung ein kostenintensiver Rohstoff. Daher bietet das Recycling von Faserverbundwerkstoffen einen wirtschaftlichen Anreiz, die wiedergewonnenen Fasern einzusetzen. So ist es wichtig, diese energieintensiv produzierten Karbonfasern einer effektiven Kreislaufwirtschaft durch stoffliches Recycling zuzuführen.

Verwertung der Karbonfaserabfälle

Der Großteil der gegenwärtig bekannten Karbonfaserabfälle wird energetisch verwertet. Jedoch vernichtet man so energieintensiv produzierte Fasern. Auch die stoffliche Verwertung durch die Verarbeitung von Karbonfaserabfällen zu Mahlgut oder Kurzschnittfasern stellt keine hochwertige stoffliche Verwertung dar, wenn auch diese Form der Verwertung nur begrenzt eingesetzt wird.

Durch den Einsatz einer speziellen Mühlentechnik und die Herstellung von Organofolien können trockene, harzfreie Karbonfaserabfällen ebenfalls stofflich verwertet werden. Die Aufbereitung verharzter Karbonfaserabfälle, wie End-of-life-Abfälle, kann mithilfe der Pyrolyse oder der Solvolyse von CFK-Strukturen unter Normaldruck durchgeführt werden.

Eine andere Möglichkeit zur stofflichen Verwertung der Karbonfasern ist die Verarbeitung wieder gewonnener Fasern zu Vliesstoffen - ein Weg, der am Sächsischen Textilforschungsinstitut näher untersucht wurde. Die Analysen des Instituts zeigten, dass die Vliesbildung aus 100 % Primär-Karbonfasern sowie aus 100 % rezyklierten Karbonfasern auf Basis des Trockenverfahrens unter Nutzung des mechanischen Kardierverfahrens möglich sei.

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