08.09.2017

EIRICH-Granuliertechnik für die Konditionierung von Kohlenstoff-Kurzfasern

Carbonfasern

Kohlenstofffasern in Form von Endlosfaser-Gewebe oder geschnittenen Fasern dienen zur Verstärkung anderer Werkstoffe, wie z. B. Kunststoffen. So werden z. B. Kunststoffe wie Epoxidharz verstärkt, die in großen Mengen in der Flugzeugindustrie eingesetzt werden. Aus Fertigungsresten werden Kurzfasern gewonnen, die für die Wiederverwendung durch Granulieren konditioniert werden müssen. Hier erweist sich die Technik von EIRICH als vorteilhaft. 

Beim Bau von Verkehrsflugzeugen werden große Mengen sogenannter Kohlenstofffaser-Prepregs verwendet. Prepregs sind mit Reaktionsharzen imprägnierte textile Faser-Matrix-Halbzeuge, die zur Herstellung von Bauteilen unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Im Allgemeinen wird ein Endlosfaser-Gewebe eingesetzt, in Einzelfällen auch geschnittene Faser. Der Masseanteil an Prepregs kann bis zu 50 % des Flugzeuggewichts betragen. Entsprechend groß ist der Anfall von Fertigungsresten, die in Form von Kohlenstoff-Kurzfasern einer Wiederverwendung zugeführt werden sollen. Das Recyclat wird z. B. thermo- oder duroplastischen Kunststoffen zugesetzt, um deren Festigkeit und Steifigkeit zu erhöhen. Der Vorteil gegenüber Kohlenstoff-Neufasern ist der deutlich niedrigere Preis.

Zur Aufarbeitung der ausgehärteten Prepreg-Reste werden diese geschnitten oder gemahlen, z. B. auf Faserlängen unter 500 µm. Naturgemäß entstehen dabei auch staubförmige Anteile. Die Fasern bilden Klumpen und die Dosierbarkeit ist durch auftretendes Entmischen stark eingeschränkt. Deshalb ist es vorteilhaft, die Verarbeitbarkeit der gemahlenen Fasern durch Granulieren zu verbessern.

Hier kommen die Vorteile der EIRICH-Misch- und Granuliertechnik zum Tragen. Zum Granulieren werden (möglichst geringe Mengen an) Flüssigkeiten zugegeben, in welchen Bindemittel gelöst oder suspendiert sind. Der EIRICH-Mischer hat in den zum Granulieren eingesetzten Baugrößen nur ein bewegtes Mischwerkzeug, genannt Wirbler, das mit Werkzeuggeschwindigkeiten bis zu 30 m/s laufen kann. Damit ist es möglich, hohe Scherkräfte zu erzeugen und Flüssigkeiten schnell und gleichmäßig zu verteilen.

Aus geschnittenen oder gemahlenen Faserresten werden so staubfreie, gut rieselbare und dosierbare Granulate erzeugt. Ein weiterer Vorteil: die systembedingten Eigenschaften der EIRICH-Mischtechnik ermöglichen einen einfachen Scale-up, mit Übertragbarkeit der im EIRICH-Technikum ermittelten Prozessparameter auf größere Produktionsmaschinen.

Die zunehmende Verwendung von Prepregs auch in anderen Industrien lässt wachsende Mengen an Resten erwarten, welche einer Wiederverwendung zugeführt werden sollen. In gleicher Weise können z.B. auch Kunststofffasern recycelt werden.

EIRICH bietet Interessenten an, die Möglichkeiten der Granulaterzeugung vorzuführen, oder auch das homogene und zerstörungsfreie Einmischen von Fasern in eine Matrix, wie dies für Reibbelagsmassen wichtig ist. Dafür stehen an allen Unternehmensstandorten Technikumseinrichtungen zur Verfügung. Die Versuche werden zunächst auf 5 Liter-Labormischern durchgeführt; es schließt sich dann eine fertigungsnahe Produktion auf einem 80, 150 oder 400 Liter-Mischer an. Produktionsmischer stehen in abgestuften Baugrößen zwischen 80 und 12.000 Liter zur Verfügung, wenn erforderlich auch mit Ex-Schutz-Ausrüstung. Die Ergebnisse bieten ideale Voraussetzungen, um Entscheidungen für eine wirtschaftliche Produktion zu treffen.

Weitere Informationen:

Ansprechpartner: Marcus Mueller, E-Mail: marcus.mueller@eirich.de